Ford treibt 3D-Druck-Innovation voran: Einblicke von AM-Leiter Harold Sears

Wie sieht die Zukunft der Automobilproduktion aus? Ford Motor Company hat vielleicht die Antwort.

Im Sommer 2018 eröffnete Ford sein state-of-the-art Advanced Manufacturing Center in Michigan. Die 135.000 sq ft (ca. 12.500 m²) große, 45 Millionen $ teure Einrichtung vereint kollaborative Roboter, VR, AR und ein robustes 3D-Druck-Ökosystem – mit 23 industriellen 3D-Druckern, die bereits Produktentwicklung formen und Integration in Produktionslinien erkunden.

Harold Sears zur Evolution der additiven Fertigung

Mit 25 Jahren Branchenerfahrung erklärt Harold Sears, Technical Leader of Additive Manufacturing Technologies bei Ford, wie sich das Feld von einfachen Konzeptmodellen zu hochleistungsfähigen Produktionsteilen entwickelte.

• Früher 3D-Druck war auf visuelle Prototypen limitiert.
• Fortschritte bei langlebigen Materialien ermöglichten funktionale Prototypen.
• Heute wird AM für Prototypen, Werkzeuge und sogar fertige Fahrzeugkomponenten genutzt.

Die letzten fünf Jahre haben AMs funktionale Rolle weit über das erste Jahrzehnt hinaus beschleunigt, was es integraler Bestandteil täglicher Engineering- und Fertigungsarbeit macht.

Fords aktuelle AM-Strategie und Wert

Ford produziert jährlich Zehntausende 3D-gedruckte Teile für Prototypenentwicklung. Das Unternehmen erweitert AM nun in die Fertigungshalle, fokussiert auf:

• Effiziente Werkzeuge, Vorrichtungen und Fixaturen, die Rüstzeiten reduzieren.
• Automobil-spezifische Teile, designed für Produktionseinsatz.
• Kooperationen mit Zulieferern zur Entwicklung von Materialien und Bauraum, die Automobilanforderungen erfüllen.

Anders als Luftfahrt oder Medizintechnik braucht Automotive einzigartige Materialien und größere Bauraumvolumen; Ford will die Branche hier anführen.

Wesentliche Automobilanforderungen an AM

• UV-Beständigkeit: Materialien müssen konstanter UV-Exposition standhalten.
• Temperaturtoleranz: Teile müssen große Temperaturschwankungen ertragen.
• Bauraum: Größere Teile erfordern Maschinen mit erweiterten Bauvolumen.
• Durchsatz: Produktionsvolumen verlangt Teile in Minuten oder Sekunden, nicht Stunden.

Zukünftige Volumenprojektionen

Vor fünf Jahren konnte AM einige tausend Teile produzieren; heute Zehntausende. Innerhalb von 3–5 Jahren erwartet Ford Produktionskapazitäten von 400.000–500.000 Teilen pro Monat – ein gewaltiger Sprung Richtung hochvolumiger Automobilfertigung.

Erfolgsgeschichten in der Produktentwicklung

Fords AM-Programm hat Prototypenzyklen dramatisch beschleunigt:

• Ingenieure können mehrere Designvarianten simultan drucken, was paralleles Testen ermöglicht.
• Rapid Iteration reduziert Werkzeugkosten und verkürzt Time-to-Market.
• Ergonomische Werkzeuge via AM verbessern Operator-Komfort und Produktqualität.
• Frühe AM-Integrationsprojekte prognostizieren Einsparungen von über 2 Mio. $.

Die nächsten fünf Jahre: Polymere, Metalle und mehr

Während Metall-AM prominent bleibt, gewinnen Polymer- und Kunststofftechnologien an Zugkraft. Ford wird beide Stränge weiter erkunden, Stärken und Limitationen ausbalancierend. Fokus liegt auch auf:

• Verfeinerung von Software-Tools für Design for Additive Manufacturing (DfAM).
• Verbesserung generativer und Topologie-Optimierungs-Software für intuitive Nutzung.
• Schulung von Personal, um in AM-zentrierten Designprinzipien zu denken.

Hardware, Software und Training müssen sich gemeinsam entwickeln, um AMs volles Potenzial freizusetzen.

Advanced Manufacturing Center: Vision und Kollaboration

Das Center dient als kollaborativer Hub, wo Ford mit Tier-1-Zulieferern und 3D-Druck-Anbietern interagiert. Features umfassen:

• Flexible Flächen für Konsignations-Tests neuer Maschinen.
• Hands-on Feedback-Loops für Material- und Prozessentwicklung.
• Co-Creation automobil-spezifischer Teile mit Partnern.

Was kommt als Nächstes für Ford 2019 und darüber hinaus

Fords Investition in das Advanced Manufacturing Center wird übersetzen in:

• Produktion 3D-gedruckter Komponenten für kommende Fahrzeuge.
• Neue Anwendungen, die Fertigung straffen, Entwicklung beschleunigen und Qualität steigern.
• Tiefere Integration von AM in den täglichen Betrieb – von Ausnahme zur Standardpraxis.