Toyota Industries führt 3D-Druck-Innovation: Vom Prototyping zur Massenproduktion

Im Toyota Industries Corp. R&D Administration Center in Japan wählen Ingenieure bewusst die am besten geeignete Fertigungsmethode für jede Applikation, statt neue Maschinen nur deshalb zu adoptieren, weil sie existieren. Diese Praxis reflektiert die Unternehmenskultur gesunden internen Wettbewerbs und den Glauben, dass Frontline-Mitarbeiter die Ausrüstung wählen sollten, die sie nutzen.

Toyota Industries begann als Webstuhlhersteller, handhabt heute aber diverse R&D-Projekte und produziert kritische Komponenten wie Kompressoren, Motoren, DC-DC-Wandler, Onboard-Batterien und Ladeinverter für seine Automotive-Linie.

Wir sprachen mit Group Manager Hiroyuki Oiwa, der seit 2019 die Additive Manufacturing (AM) Strategie leitet, darüber, wie das Unternehmen seinen 3D-Druck-Ansatz entwickelt hat.

Oiwa erklärt, dass die Toyota Group keine monolithische Entität ist; jede Tochtergesellschaft operiert unabhängig, und wenn überlappende Teile gebraucht werden, bestimmt interner Wettbewerb das finale Design, das für Toyota-Fahrzeuge adoptiert wird.

Im Automotive-Sektor fertigt Toyota Industries Motoren, Kompressoren für Klimaanlagen, DC-DC-Wandler, Onboard-Batterien und Ladeinverter, die Fahrzeugspannung auf 100 V umwandeln, was Haushaltssteckdosen für mobile Nutzung ermöglicht. Das Unternehmen liefert auch Industriefahrzeuge wie Gabelstapler und Textilmaschinen.

Produkte von Toyota Industries im Automotive-Sektor (Foto mit freundlicher Genehmigung von Toyota Industries Corp.)

Produkte von Toyota Industries im Industriemaschinen-Sektor (Foto mit freundlicher Genehmigung von Toyota Industries Corp.)

Als Oiwa 2019 dem R&D Administration Center beitrat, war die einzige 3D-Druck-Technologie im Einsatz ein Inkjet-Drucker für großformatige, farbige Prototypen. Obwohl die Output-Qualität hoch war, war Inkjet für Endverbrauchsteile ungeeignet, was einen Shift zu vielseitigeren AM-Lösungen auslöste.

Oiwa und der Manufacturing Lead surveyten Abteilungsleiter, die unabhängig Fused Deposition Modeling (FDM) Drucker nutzten, und formten die „3D Printer Liaison Group“, um firmenweite Adoption über Prototyping hinaus zu koordinieren.

Globale Recherche zu Massenproduktions-3D-Druckern identifizierte Stereolithografie (SLA) und Selective Laser Sintering (SLS) als vielversprechendste Technologien.

Toyota kaufte einen Formlabs Form 3 und einen zweiten SLA-Drucker, was Teams erlaubte, beide zu testen und die beste Passform zu wählen.

Verschiedene Abteilungen wählten Drucker und Materialien für spezifische Jobs, teilten gelernte Lektionen. Die kollektive Präferenz fiel auf den Form 3.

Oiwa führt die Wahl auf Materialvielseitigkeit zurück: Während der andere Drucker's industrielles Harz kurz nach Launch discontinued wurde, unterstützte der Form 3 eine breite Palette Harze, die diverse Applikationsbedürfnisse trafen.

Als der Form 4, ein Next-Gen SLA-Drucker mit Rekordgeschwindigkeit, auf den Markt kam, adoptierte Toyota ihn in Partnerschaft mit Harada Vehicle Design, adressierend Frontline-Anfragen.

Die gleiche Philosophie leitete die Adoption der Fuse Serie SLS-Drucker. Obwohl initial zögerlich aufgrund von Pulverrückständen und Oberflächenfinish-Bedenken, wurde Oiwa überzeugt nach einer Präsentation von Shinya Takei von Owl Craft, der erfolgreiche Endverbrauchsteile und die Fuse Blast automatisierte Nachbearbeitungslösung demonstrierte.

Sobald die Fuse Serie in Produktion ging, multiplizierten sich Anfragen über Abteilungen hinweg, einschließlich Umwelt, PR und Design Teams.

Ein Highlight-Case ist eine Motor-Evaluationskomponente mit komplexer Spulenwickel-Geometrie. SLA konnte die Form fertigen, aber SLS lieferte die erforderliche mechanische Festigkeit und eliminierte Supportstrukturen, was höhere Präzision ermöglichte.

Das Fehlen von Supportmaterial und die feine Detailgenauigkeit, erreichbar mit SLS, brachten Folgeaufträge und hohes Lob von Nutzern.

Zu Toyotas Jubiläum wurde eine leichte, hitzebeständige Leuchte, inspiriert von einem automatischen Webstuhl-Shuttle, für die neue Hauptverwaltung-Lobby mit PA12 Nylonpulver gedruckt.

Die Präzision und Detailgenauigkeit der Fuse Serie, kombiniert mit der Beliebtheit von PA12, produzierte auch einen ersten-Generation Gabelstapler-Hebel-Satz, der Ingenieure mit seiner Delikatesse beeindruckte.

Aktueller Anfrage-Mix: ca. 30 % Vorrichtungen und 60 % Prototypen, davon 40 % funktionale Evaluation und 20 % Passform- und Formtest.

Oiwas ultimative Ambition ist es, Additive Manufacturing auf Massenproduktionsvolumen zu skalieren.

Der 3D-Druck-Raum verfügt über hohe Decken, Luftreiniger und dedizierte Pulverentfernungsausrüstung wie den Fuse Sift, um sicheren und effizienten Workflow zu gewährleisten.

Mittelfristige Pläne umfassen Erwerb großformatiger Pulverbettfusion-Maschinen wie Jet Fusion, aber die Strategie ist, kleinere Fuse Serie Einheiten zuerst zu meistern, bevor man skaliert.

Während AM erheblich vorangeschritten ist, erkennt Oiwa an, dass Massenproduktion die finale Hürde vor breiter Adoption auf japanischen Fertigungsstandorten bleibt. Dennoch ist er zu jährlichem Fortschritt committed.

Oiwa dient auch als Instruktor für das japanische AM-Team bei der WorldSkills Competition 2026 in Shanghai, was seine Führungsrolle im Feld unterstreicht.

Toyotas Kultur des internen Wettbewerbs und das Prinzip, Frontline-Mitarbeitern Autonomie bei der Ausrüstungswahl zu geben, hat den AM-Rollout des Unternehmens beschleunigt, exemplifiziert durch den erfolgreichen Einsatz von Formlabs Druckern im R&D Administration Center.

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