Wie integrieren Sie 3D-Druck in ein großes Unternehmen?

Als 3D-Druck zunehmend als Werkzeug verwendet wird, das über das Rapid Prototyping hinaus verwendet wird, werden Unternehmen begierig darauf sein zu lernen, wie man es effektiv einbindet. Ein Unternehmen möchte oder kann jedoch möglicherweise nicht sofort in die vollwertige additive Fertigung (AM) von Endteilen einsteigen.

Die Geburt von AM bei Caterpillar

Die Geschichte des 3D-Drucks bei Caterpillar spiegelt in gewisser Weise die eigene Geschichte von DelVecchio mit dem Unternehmen wider. „1991 bekamen wir unser erstes Stereolithographiegerät“, erklärt DelVecchio. „Es war in unserem Rapid-Prototyping-Labor. Wir haben dieses Rapid-Prototyping-Labor geschaffen, das es seit Jahren gibt. Die meisten unserer Ingenieure haben unser Rapid-Prototyping-Labor gesehen und genutzt. Es war keine Technologie, die viele Leute auf andere Weise bekommen könnten. Also haben wir uns angepasst, wir haben Visualisierungen gemacht, wir haben einige schöne Modelle gemacht. Es war überall um mich herum und ist es immer noch seit über 25 Jahren.

Im Laufe der Zeit versuchte Caterpillar jedoch, den Einsatz von AM im gesamten Unternehmen breiter auszuweiten, insbesondere mit der Reife der Technologie. „An Rapid Prototyping und Visualisierung ist nichts auszusetzen, aber was wir eigentlich entschieden haben, war die Verwendung eines Additivs, um aus Innovationsperspektive auf die nächste Stufe zu gelangen“, sagte DelVecchio dem Publikum bei AMUG.

Die Frage für sie war jedoch:„Wie in aller Welt macht man das, wenn man all diese Mitarbeiter hat – ungefähr 100.000 Mitarbeiter überall?“

Nomadendrucker, AM Summits und Designwettbewerbe

Da Caterpillar eine so große globale Präsenz hat, erklärte DelVecchio, dass die Antwort darin bestand, klein anzufangen – eine Strategie, die das Unternehmen zu implementieren gelernt hat, als es mit der Herstellung riesiger, teurer Maschinen begann, die auch nach stundenlanger intensiver Arbeit in der Bereich. Das bedeutet, Testpilotprogramme zu starten und mit Early Adopters an Produkten zu arbeiten, bevor diese weit verbreitet sind.

Daraus entstand das „Nomadic Printer Program“, wie DelVecchio es nannte. Eine zukunftsorientierte Führungskraft bei Caterpillar wies das Team von DelVecchio an, AM-Systeme ohne Rücksicht auf die Kapitalrendite zu kaufen, was zum Kauf von sechs Industriemaschinen führte, darunter uPrints, Fortus 250s, einen Objet-Drucker und einen HD Max.

Die Drucker wurden an Caterpillar-Produktionsstätten in den USA geliefert, wo lokale Ingenieure die Erlaubnis erhielten, mit der Technologie auf jede gewünschte Weise zu experimentieren. Obwohl DelVecchio sagte, dass es einige Erfolge mit dem Programm gab, riefen sie auch Ingenieure an und fragten:„Hey, Stacey, was sollen wir mit deinem Drucker drucken?“

Um Caterpillar-Mitarbeiter und -Ingenieure formeller über die Technologie zu unterrichten, veranstaltete das Unternehmen einen AM-Gipfel, der aus Sitzungen und Präsentationen bestand, die darauf ausgerichtet waren, Teams dazu zu bringen, ernsthafter über die Technologie nachzudenken. DelVecchio sagte, dass sich dies in diesem Jahr mit der Einführung von „Design for Additive“-Workshops zu einem gezielteren Ansatz für AM entwickeln wird, in denen Caterpillar-Teammitglieder, die die Notwendigkeit der Technologie bereits verstehen, mit der Arbeit an der eigentlichen Entwicklung für AM beginnen werden, um spezifische Probleme lösen.

Um seine Mitarbeiter weiter für diese Denkweise zu begeistern, veranstaltete Caterpillar einen Designwettbewerb, bei dem Ingenieure aufgefordert wurden, über 3D-gedruckte Vorrichtungen und Vorrichtungen hinauszugehen und sich stattdessen auf Endteile zu konzentrieren, die mit AM verbessert würden. Der Gewinnerentwurf war ein Kugelrückschlagventil, das mehrere Komponenten einer Baugruppe zu einem einzigen 3D-gedruckten Metallteil kombinierte. Diese Initiative wird dieses Jahr auf vier oder fünf verschiedene Wettbewerbe ausgeweitet.

Die AM-Fabrik

Seit seiner Gründung vor 25 Jahren hat sich auch das Rapid Prototyping Lab weiterentwickelt. Letztes Jahr hat Caterpillar offiziell das Band in seiner Additive Manufacturing Factory durchtrennt. Der Standort befindet sich im globalen Forschungs- und Entwicklungszentrum von Caterpillar in Mossville, Illinois. Diese Installation bietet der AM-Innovationsgruppe Zugang zu und Inspiration von der F&E-Gruppe, stellt aber auch die AM-Fabrik der Öffentlichkeit und Führungskräften vor, die die Anlage regelmäßig besichtigen.

Die Fabrik verfügt über 10 industrielle 3D-Drucker, darunter einen Carbon M1 3D-Drucker und eine MicroFoundry. In den ersten sechs Monaten die 3D-Drucktechnologie von Caterpillar stand den Mitarbeitern kostenlos zur Verfügung, bis die Neuheit der kostenlosen 3D-Druckdienste für einen unnötigen Anstieg der Nachfrage sorgte. Dies führte zu einem reinen Materialmodell.

„Wir haben uns dann für ein reines Materialmodell entschieden, das meiner Meinung nach gut geeignet ist, wenn Sie früh auf der Reise sind“, sagte DelVecchio. „Es macht es so, dass die Leute ein bisschen Haut im Spiel haben. Die Materialkosten sind nur ein paar Cent, aber es sind nicht die voll belasteten Kosten.“ Die Einrichtung berechnet jetzt „voll belastete Kosten“, die die Nachbearbeitungsarbeit, die von der Fabrik gezahlte Miete und die Kosten der Maschine berücksichtigen.

Die Zukunft von AM bei Caterpillar

Bisher hat AM bei Caterpillar bereits begonnen, Einfluss zu nehmen, und DelVecchio erwartet, dass dieser Einfluss zunehmen wird. Über seine Tochtergesellschaft Solar Turbines stellt Caterpillar sein erstes Endteil her, einen Brennstoffverwirbler mit einer einzigartigen Geometrie. Oberflächenwerkzeuge und Prototypen wurden ebenfalls vom Unternehmen in 3D gedruckt. Mit seinem M1 konnte Caterpillar eine Elastomer-Tülle für sein Aftermarket-Geschäft in 3D drucken, die laut DelVecchio nicht nur für das Unternehmen insgesamt wichtig ist, sondern auch eine wichtige Rolle in seiner zukünftigen AM-Strategie spielen wird.

In einem Projekt druckte Caterpillar in 3D 36 verschiedene Kettenglieder, bevor es zur Endproduktion überging, wodurch 160.000 USD an Zeit und Arbeit eingespart wurden.

„[Das Aftermarket-Geschäft, das wir haben] ist ein wesentlicher Bestandteil unseres Geschäftsmodells“, sagte DelVecchio. „Wir werden Geräte 25 Jahre nach dem Auslaufen der Produktion unterstützen, und einige unserer Teile sind noch sehr lange in Produktion. Es ist nicht ungewöhnlich, dass wir etwas unterstützen, das vor 50 Jahren entworfen wurde.“

Um diesen und andere Aspekte des Geschäfts effektiv anzugehen, erwägt das Unternehmen, einen Teil seines Inventars mit 3D-Scans zu digitalisieren und schließlich ein virtuelles Inventar zu erstellen. An dieser Front gibt es jedoch noch zu tun.

Caterpillar sucht auch nach Partnerschaften, um seinen Eintritt in den AM-Bereich voranzutreiben. Dazu gehört die jüngste Partnerschaft mit der FIT AG, bei der die beiden Unternehmen im Rahmen eines Dreijahresvertrags zusammenarbeiten, um Aluminium- und Titanteile im 3D-Druck zu drucken. Neben der FIT AG sucht Caterpillar nach Lieferanten, Universitäten und anderen Organisationen, die seine AM-Innovation vorantreiben könnten.

DelVecchio glaubt, dass die Investition von Caterpillar in AM das Unternehmen flexibler macht und Innovationen selbst bei den größten Maschinen ermöglicht. Bevor das Unternehmen jedoch den Sprung zu den Endteilen wagte, ging es einen langen Weg dorthin. Eine Lektion für andere große Unternehmen, die eine breitere Implementierung der Technologie in Betracht ziehen, könnte also sein, groß zu denken, klein anzufangen und schnell zu handeln.

Credits:Mehr über 3D-Druck bei CATERPILLAR.