5 Tipps für den Erfolg Ihres Unternehmens bei der additiven Fertigung

Haben Sie die additive Fertigung für die Produktion übernommen oder möchten dies bald tun? Wir teilen 5 Tipps für Ihren Erfolg.

Die additive Fertigung hat sich zu einem zentralen Fertigungsverfahren für die Produktion entwickelt. Laut einer aktuellen Umfrage von Jabil verwenden über 55 % der Unternehmen 3D-Drucktechnologien, um mindestens 25 % ihrer Funktions- oder Endverbrauchsteile herzustellen.

Aber wie können Sie die Technologie optimal nutzen und sicherstellen, dass Ihre additive Fertigung skalierbar ist?

Bevor wir uns damit befassen, was Unternehmen, die AM einführen, auf ihrem Weg der additiven Produktion berücksichtigen sollten, lassen Sie uns zunächst untersuchen, was AM für die Produktion überhaupt attraktiv macht.

Warum den industriellen 3D-Druck einführen?

Das branchenübergreifende Wachstum von 3D-Drucktechnologien zeigt, dass sowohl kleine als auch große Unternehmen auf vielfältige Weise vom 3D-Druck profitieren können.

On-Demand-Fertigung 

Für Unternehmen, die eine agilere Fertigung anstreben, bietet die additive Fertigung eine kostengünstige Lösung für die On-Demand-Produktion. Die Technologie kann verwendet werden, um Werkzeuge und Ersatzteile bedarfsgerecht herzustellen, wodurch die Notwendigkeit reduziert wird, einen Überbestand an Lagerbeständen zu halten.

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Designinnovation 

Darüber hinaus erweitert der 3D-Druck für Unternehmen, die neue Designansätze erforschen, die Designmöglichkeiten. Komplexe Geometrien, wie zum Beispiel Gitterstrukturen, können 3D-gedruckt werden, um Komponenten herzustellen, die mit anderen Technologien nicht hergestellt werden können.

Massenanpassung 

Darüber hinaus ermöglicht der 3D-Druck die Massenindividualisierung. Bei der traditionellen Fertigung, bei der Massenproduktion in großen Stückzahlen Standard ist, sind die Kosten für die Herstellung kundenspezifischer Produkte in kleinen Serien unerschwinglich. Der 3D-Druck ermöglicht es Herstellern, hohe Werkzeugkosten zu umgehen und so kundenspezifische Teile schneller und kostengünstiger zu produzieren.

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Viele Unternehmen zögern noch 

Trotz der Vorteile zögern viele Unternehmen, die additive Fertigung einzuführen. Dies gilt insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen, bei denen die Ressourcen begrenzt sein können und die Aussichten auf Investitionen entmutigend sind.

Glücklicherweise muss der Einstieg in die additive Fertigung nicht gleich eine große Investition in die Technologie oder eine Neuerfindung Ihrer aktuellen Geschäftsmodelle bedeuten. Eine erfolgreiche AM-Reise beginnt mit der Untersuchung der AM-Fähigkeiten und dem schrittweisen Übergang zur Integration der Technologie in die bestehenden Prozesse.

Im Folgenden geben wir 5 umsetzbare Tipps, die Ihnen dabei helfen, auf Ihrem Weg erfolgreich zu sein und sicherzustellen, dass Ihr AM-Betrieb skalieren kann.

5 Möglichkeiten zum Erfolg mit additiver Fertigung 

#1 Entwicklung von AM-Know-how an mehreren Fronten 

Angesichts all der Herausforderungen, denen Unternehmen bei der Implementierung von AM gegenüberstehen, ist es sinnvoll, über die Einführung von AM an mehreren Fronten nachzudenken.

Laut Steven Taylor von 3DGBIRE, AM-Dienstleistungs- und Schulungsanbieter, benötigen Unternehmen eine Reihe von Fähigkeiten für den erfolgreichen Einsatz des industriellen 3D-Drucks, darunter: 

• Das Wissen über AM-Technologien
• Computer-Aided Design (CAD)
• Design for Additive Manufacturing (DfAM)
• Materialwissenschaften
• Nachbearbeitung
• Reverse Engineering
• Soft Skills

Sich nur auf einen Bereich zu konzentrieren, zum Beispiel auf Maschinen, reicht wahrscheinlich nicht aus, um Sie mit AM dorthin zu bringen, wo Sie sein müssen.

In ähnlicher Weise unterstreicht John Barnes von The Global Barnes Advisors, einem Ingenieurbüro für AM , Digital und Menschen. Bei diesem umfassenden Ansatz können wir sicherstellen, dass nichts ausgelassen wird, wie zum Beispiel der digitale Workflow und die Notwendigkeit, Mitarbeiter weiterzubilden und zu schulen.“

Vor dem Einstieg in die Ausbildung und einen digitalen Workflow sollten sich Unternehmen jedoch sicher sein, was genau sie mit AM produzieren wollen, was uns zum nächsten Punkt bringt:zu verstehen, wo der Umstieg auf die additive Fertigung sinnvoll ist.

#2 Identifizieren Sie Anwendungen, die von AM profitieren können 

Sie haben Altteile, die von einem Redesign profitieren könnten? Oder lagern Sie derzeit wenig nachgefragte Teile, die stattdessen on-demand produziert werden könnten? Dies sind nur zwei Gründe dafür, AM anstelle traditioneller Produktionsmethoden in Betracht zu ziehen.

BRC Automotive hat genau das getan. In Zusammenarbeit mit dem AM-Spezialisten 3T RPD produzierte das Automobildesignunternehmen mithilfe der additiven Fertigung einen kundenspezifischen Einlasskrümmer für seinen VW VR6 12-V-Motor.

Diese und andere komplexe Kleinserienteile werden normalerweise spritzgegossen oder gegossen, was zu hohen Kosten führt. Darüber hinaus konnten Designer Konstruktionsmerkmale einbeziehen, die mit anderen Herstellungsverfahren nicht möglich waren.

Wie diese Fallstudie zeigt, ist die Untersuchung Ihres Produktportfolios ein wichtiger Schritt bei der Bestimmung der potenziellen Anwendungen Ihres Unternehmens für die Technologie.

Andere Möglichkeiten, AM zu nutzen, umfassen die Herstellung von Teilen, die normalerweise in kleinen Stückzahlen hergestellt werden, oder Komponenten, die ein hohes Maß an Anpassung erfordern, das mit der traditionellen Fertigung nicht wirtschaftlich ist.

Natürlich profitieren nicht alle Teile von der additiven Fertigung – daher ist es wichtig, potenzielle Anwendungen zu identifizieren. Wenn Ihr Design zu teuer oder anderweitig zu komplex in der Herstellung ist, könnte AM die richtige Wahl sein. Wenn dagegen hohe Stückzahlen benötigt werden, ist das Spritzgießen wahrscheinlich am besten.

Aber wie können Sie den Prozess der Identifizierung von Produkten, die für AM gut sind, am besten mit dem Prozess der Entwicklung anderer wesentlicher AM-Fähigkeiten kombinieren?

Hier kommt ein Kompetenzzentrum ins Spiel.

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#3 Richten Sie Ihr eigenes Kompetenzzentrum ein

Die Einrichtung eines Center of Excellence (CoE) ist eine großartige Möglichkeit, die Einführung und Integration der additiven Fertigung in Ihrem Unternehmen zu verwalten.

Ein CoE kann als ein Team oder eine Einrichtung definiert werden, die eingerichtet wurde, um Geschäftsziele zu unterstützen und die Expertise Ihres Unternehmens in einem bestimmten Bereich – in diesem Fall additiv – voranzutreiben. Ihr CoE wird der Schlüssel sein, um die besten Anwendungsfälle und Praktiken zu finden und diese in Ihrem Unternehmen zu verbreiten.

Die Einrichtung eines solchen Teams erfordert den Input von wichtigen Interessengruppen, einschließlich Produktionsmitarbeitern und Ingenieuren. Dies ist natürlich nicht ohne Herausforderungen, nicht zuletzt, weil sich AM deutlich von herkömmlichen Fertigungstechniken unterscheidet. Es bedeutet, konventionelle Ansätze für Design, Produktion und Supply Chain Management zu überdenken.

Das bedeutet, dass sich Ihr CoE auch darauf konzentrieren sollte, eine neue organisatorische Denkweise zu fördern, die dazu beiträgt, die neuen Fertigungs- und Geschäftsmodelle von AM anzunehmen.

Swagelok ist ein Unternehmen, das die Bedeutung eines kulturellen Wandels neben Prozessänderungen für eine erfolgreiche Integration von AM erkannt hat. Das US-Unternehmen stellt Gas- und Flüssigkeitssystemkomponenten in großen Stückzahlen her und verfügt über umfassende Fähigkeiten in subtraktiven Herstellungsverfahren.

Das Unternehmen hat jedoch Bereiche identifiziert, in denen additive Fertigung eingesetzt werden kann, um die Grenzen dieser traditionellen Verfahren zu überwinden, beispielsweise bei der Herstellung seines dampfbegleiteten Kugelhahns. Auf einer von KMU abgehaltenen Konferenz konzentrierte sich Swageloks Präsentation auf die Bedeutung der Veränderung der Unternehmenskultur und sein Engagement für die Entwicklung einer "vielschichtigen additiven Fertigungsstrategie".

Die Entwicklung Ihrer Mitarbeiter wird ein weiterer Aspekt Ihres Kompetenzzentrums sein. Da die überwiegende Mehrheit der Hersteller mangelndes Wissen als Haupthindernis für die Einführung von AM anführt, wird die Entwicklung eines internen Talentpools immer wichtiger.

“Wir neigen dazu zu vergessen, dass die Mitarbeiter die wichtigste Ressource in AM sind, nicht die Ausrüstung. Training ist oft eine Komponente für den Erfolg in AM .“

John Barnes

Und auch der Aufbau eines Kompetenzzentrums beschränkt sich nicht auf große Konzerne. Auch KMU können von diesem Ansatz profitieren, insbesondere bei der Umsetzung einer AM-Strategie. Die Nutzung von Bildungsprogrammen kann beispielsweise ein guter Ausgangspunkt sein.

Beispielsweise haben die Purdue University und The Barnes Global Advisors (TBGA) zwei AM-Zertifikatsprogramme entwickelt, die den Teilnehmern grundlegendes Wissen über AM-Fähigkeiten vermitteln sollen.

Trotz der Herausforderungen erhöht die Einrichtung eines CoE die Chancen, Ihr Wissen und Ihre Expertise im AM-Bereich erfolgreich zu verbessern und gleichzeitig Best Practices für den Einsatz der Technologie zu entwickeln.

#4 Partnerschaft mit Universitäten und Forschungseinrichtungen

Der Aufbau von Kooperationsbeziehungen mit Universitäten und Forschungseinrichtungen ist eine weitere Möglichkeit, die Einführung von AM in Ihrem Unternehmen zu fördern.

Eine solche Partnerschaft hat für beide Seiten Vorteile. Einerseits können Unternehmen besseren Zugang zu Spitzenforschung und wissenschaftlichen Talenten erhalten. Andererseits können Universitäten auf finanzielle Unterstützung und Partner in der Forschung zurückgreifen.

Ein Beispiel ist Proto Precision Manufacturing Solutions, ein US-amerikanisches Unternehmen, das sich auf die Metallverarbeitung spezialisiert hat. Angesichts der Fortschritte in der Metall-3D-Drucktechnologie beschloss das Unternehmen, sein Potenzial auszuschöpfen.

Für ein relativ kleines Unternehmen wie Proto Precision war der Kauf eines Metall-3D-Drucks jedoch keine praktikable Option.

Aus diesem Grund hat das Unternehmen 2018 eine Partnerschaft mit dem Center for Design and Manufacturing Excellence (CDME) der Ohio State University geschlossen. Das Ziel der Partnerschaft ist es, Proto Precision bei der Entwicklung seiner 3D-Druckfunktionen für Metall zu unterstützen.

CDME beherbergt eine Reihe von Metall-3D-Drucktechnologien in einem Universitätslabor, vom Binder Jetting bis zur Pulverbettfusion. Mit diesem Zugang zu High-End-3D-Druckern und der Expertise von CDME in AM konnte Proto Precision die Metall-3D-Drucktechnologie schnell in ihren Betrieb integrieren, um die Anforderungen seines wachsenden Kundenstamms zu erfüllen.

Dies ist nur ein Beispiel dafür, wie die kombinierte Kraft von Industrie und Wissenschaft Innovation beschleunigen kann.

Darüber hinaus können sich Unternehmen, die AM in die Produktion integrieren möchten, aber nicht über die erforderlichen Fähigkeiten verfügen, für die Personalentwicklung an Universitäten wenden.

Angesichts der bestehenden AM-Kompetenzlücke ist der Aufbau engerer Beziehungen zu Universitäten – insbesondere solchen, die AM-Ausbildungsprogramme oder -Trainingskurse durchführen – ein nützliches Modell, das zu großartigen Ergebnissen führen kann.

#5 Fokus auf Wiederholbarkeit und Minimierung der Prozesskomplexität 

Schließlich, wenn Sie beginnen, AM-Produktionskapazitäten im eigenen Haus zu entwickeln, ist ein weiterer wichtiger Punkt, den Sie berücksichtigen sollten, wie Sie die Wiederholbarkeit erreichen.

Wiederholbare Qualität ist in AM nicht leicht zu erreichen.

Die meisten AM-Technologien erfordern ein umfassendes Build-Setup, um sicherzustellen, dass das Teil den Druckprozess abschließt und nachbearbeitet werden kann. Wie die meisten AM-Anwender wissen, ist dies manchmal leichter gesagt als getan, da es nicht ungewöhnlich ist, mit Variationen und Inkonsistenzen von Teil zu Teil und Maschine zu Maschine konfrontiert zu werden.

Ein Weg nach vorne besteht darin, so viele Daten wie möglich zu sammeln, die Einblicke in den 3D-Druckprozess geben können, und diese Daten zur Optimierung des Prozesses zu verwenden.

Die Einrichtung eines geschlossenen Regelkreises gilt als der effizienteste Weg, um die Wiederholbarkeit in AM zu erhöhen.

Ein geschlossenes Regelsystem umfasst drei Schritte:Der erste ist die Planung des Builds durch Simulation; der zweite ist die Maschinen- und Prozessüberwachung; und schließlich die Verwendung der gesammelten Daten zur Analyse des Druckprozesses und zur Anpassung des Systems, um Build-Fehler zu vermeiden und die Reproduzierbarkeit sicherzustellen.

Die Einrichtung eines solchen Systems erfordert ein hohes Maß an Konnektivität zwischen den Maschinen und die Fähigkeit, diese Prozesse zu koordinieren.

Hier müssen Sie beginnen, über die digitale Seite der Dinge nachzudenken. Für den 3D-Druck von Teilen mit zuverlässigen, konsistenten Ergebnissen ist die Installation eines digitalen Systems erforderlich, das die effiziente Erfassung und Verarbeitung von Daten unterstützt und Transparenz und Verantwortlichkeit fördert.

Bowman Additive Production beispielsweise ist auf die Herstellung von Lagern mit AM spezialisiert. Da der AM-Spezialist täglich mehrere Projekte bearbeitet, wäre es mit Tools wie Excel eine Herausforderung, in der Anforderungs-, Produktions- und Nachbearbeitungsphase den Überblick über die Teile und den Produktionsbedarf zu behalten.

Durch den Einsatz spezialisierter AM-Software ist das Unternehmen in der Lage, Auftragsdaten aus dem 3D-Druck zu sammeln, Teile durch die Produktion und Nachbearbeitung zu verfolgen und alle Schritte digital zu koordinieren. Als Ergebnis zentralisierte Bowman AP die Daten und etablierte einen optimierten Prozess, der die Wiederholbarkeit untermauert.

Daher sollten Sie sich frühzeitig Gedanken darüber machen, wie Sie Ihre AM-Produktion managen. Ohne spezialisierte Lösungen für AM wie additive MES und Maschinenintegration besteht die Gefahr einer steigenden Prozesskomplexität. Dies wird es schwierig machen, ein hohes Maß an Wiederholbarkeit zu erreichen, und wirkt sich auf die Gesamtskalierbarkeit aus.

Groß denken, klein anfangen, schnell skalieren 

Die Einführung einer neuen Technologie kann entmutigend sein und ist nicht ohne Risiko. Die langfristigen Vorteile der additiven Fertigung überwiegen jedoch bei weitem den anfänglichen Zeit- und Investitionsaufwand.

Brian Alexander von Solvay, dem führenden Anbieter von hochleistungsfähigen AM-fähigen Materialien, fasst zusammen:„Wenn Sie realistisch sind, AM als tragfähigen Produktionsprozess einzusetzen, müssen Sie Material, Drucker/Prozess und Design kombinieren, um erfolgreich zu sein Ihre Teileleistung, -qualität und -konsistenz wird deutlich unter der der traditionellen Fertigung liegen.“

Finden Sie also die Bereiche, in denen AM einen Mehrwert bietet. Erkunden Sie die verfügbaren Technologien und priorisieren Sie diejenigen, die für Ihre Anforderungen am besten geeignet sind. Nutzen Sie die Aus- und Weiterbildungsangebote von Forschungseinrichtungen und Beratungsunternehmen.

Beginnen Sie schließlich damit, eine Strategie für die Umsetzung zu entwickeln – mit Ihrem Kompetenzzentrum als Mittelpunkt.

Diese Schritte werden Ihnen dabei helfen, schrittweise Ihr eigenes Know-how im Umgang mit fortschrittlicher additiver Fertigung aufzubauen.