Additive Fertigung: Wie 3D-Druck Produktionskosten senkt & Effizienz steigert

Über die letzten fünf Jahre hat sich 3D-Druck dramatisch weiterentwickelt. Heute sind Drucker weit verfügbar, kosteneffektiv und Business-Teams zunehmend versiert in der Technologie. Sie hat ihren Platz als bona-fide Fertigungsdisziplin verdient und macht weiterhin Schlagzeilen.

Das erste 3D-gedruckte Haus ging dieses Jahr in den Verkauf, und jenseits unzähliger Konsumgüter sind 3D-gedruckte Artikel nun integraler Bestandteil von Sektoren von erneuerbaren Energien bis Healthcare. Während die Begeisterung oft auf Endteil-Anwendungen fokussiert, liegt der wahre Wert oft direkt auf Ihrem Produktionsboden – Optimierung von Werkzeugen und Prozessen zur Kostensenkung.

Klein denken, groß sparen

Additive Fertigung glänzt in komplexer Endteil-Produktion, doch die unmittelbarsten Gewinne kommen häufig aus der Verfeinerung bestehender Fertigungsschritte. Ein gut designtes 3D-gedrucktes Component kann Kosteneinsparungen und Effizienz freisetzen, ohne das gesamte Produkt neu designen zu müssen.

Für Teams, die in komplexen traditionellen Produktionslinien verankert sind, bietet dies eine überraschende, willkommene Erleichterung. Linien umfassen oft Zehntausende Greifer, Halterungen und andere Komponenten – jede ein potenzieller Kandidat für additive Optimierung. AM zielt nicht darauf ab, konventionelle Fertigung zu ersetzen, sondern sie zu ergänzen, Kosten bei Spritzguss, Montage und Abfüllung zu reduzieren, während zusätzliche Vorteile geliefert werden.

Kleine Änderungen an Ihrer Produktion, wie dieser neu designte Saug-Greifer, können signifikante positive Auswirkungen erzeugen.

Kosten halbiert für bescheidene Vorrichtung bei Volvo (plus Zusatznutzen)

Nehmen wir Volvo Car Gent als Beispiel. Die Hälfte von Volvos jährlicher Autoausgabe wird hier produziert, mit ca. 57 Fahrzeugen, die stündlich das Band verlassen. Geschwindigkeit ist kritisch, aber Präzision ebenso essenziell, besonders wenn drei distincte Modellreihen – und mehrere Modelle innerhalb jeder – die gleiche Linie teilen.

Jedes Auto erfordert einzigartiges Branding – Logo, Modellnummer und andere Markierungen – die schnell und ohne Lackbeschädigung aufgebracht werden müssen. Historisch wurde dies mit einer Vielzahl sperriger Klebevorrichtungen erreicht: schwer, empfindlich und teuer. Zudem konnte eine neue Vorrichtung sechs Wochen Lieferzeit haben, wenn eine brach.

Solche Produktionslinien-Werkzeuge sind primäre Kandidaten für additive Lösungen. Der Schlüssel ist, dass die Vorrichtung nicht vollständig 3D-gedruckt sein muss; ein Hybrid-Ansatz liefert oft die beste Kosten-Performance.

Diese Vorrichtung hat 3D-gedruckte Komponenten und kostet 48% weniger als die traditionelle Vorrichtung.

Materialises Team überprüfte die Vorrichtung und entdeckte, sie könne aus einer Mischung aus Standard- und 3D-gedruckten Teilen gebaut werden. Sie begannen mit Standard-Carbon-Rohr für den Rahmen – leicht, langlebig, sofort verfügbar – und fügten 3D-gedruckte Verbindungspunkte, Pads und Puffer hinzu. Jedes Element wurde aus dem geeignetsten Material gefertigt, resultierend in einer Vorrichtung, die insgesamt 48% günstiger war.

Aber Kosteneinsparungen kommen in vielen Formen

Während die Hybrid-Vorrichtung Volvos Geschwindigkeit und Genauigkeit verbesserte, erstreckten sich die Vorteile über die initiale Kostensenkung hinaus. Die neue Vorrichtung war fast zwei Drittel leichter, was Bediensicherheit erhöhte und Fehlerwahrscheinlichkeit reduzierte. Kürzere Lieferzeiten senkten Ausfallrisiko und verringerten die Notwendigkeit, Ersatzvorrichtungen vorzuhalten. So lieferte ein günstigeres Werkzeug Einsparungen über Qualität, Sicherheit und Supply-Chain-Dimensionen.

Mehr langfristige Vorteile

Volvos Vorrichtung demonstriert direkte Kostenvorteile, aber additive Fertigung kann auch dauerhaften Wert schaffen. 2017 wandte sich Signify (damals Philips Lighting) an Materialise, um zu prüfen, ob 3D-Druck Ausfallraten von Komponenten an ihrer Montagelinie reduzieren könne. Die Kollaboration produzierte einen neu konstruierten Lampenhalter und Saug-Greifer, der vier Jahre kontinuierlich ohne einzigen Bruch operierte und ca. 89.000 € jährlich einsparte.

Dieses Beispiel illustriert, wie der wahre Kostentreiber nicht der Teilepreis ist, sondern die eliminierte Wartung. Über vier Jahre sparte Signify über 250.000 €, alles von einem Paar kleiner, handflächengroßer Komponenten.

Kosten durch Innovation senken

Grenzen des 3D-Drucks für Endprodukte zu verschieben ist essenziell, doch die unmittelbarsten Chancen liegen oft in der Verbesserung bestehender Produktionslinien weltweit. Diese Linien sind voll bescheidener Teile, die heute re-engineered werden können, um Kosten und Footprint zu senken.

Volvo Car Gents Erfahrung zeigt, dass sogar eine einzelne Komponente – wie eine leichtere, günstigere Vorrichtung – die gesamte Produktionsmentalität transformieren kann, Einsparungen treibt und eine Kultur kontinuierlicher Verbesserung von innen heraus fördert.