Toyota Industries ist führend bei der Innovation im 3D-Druck:vom Prototyping bis zur Massenproduktion

Im R&D Administration Center der Toyota Industries Corp. in Japan wählen Ingenieure bewusst die am besten geeignete Fertigungsmethode für jede Anwendung, anstatt neue Maschinen einfach deshalb einzuführen, weil es sie gibt. Diese Praxis spiegelt die Unternehmenskultur des gesunden internen Wettbewerbs und die Überzeugung wider, dass Mitarbeiter an vorderster Front die von ihnen verwendete Ausrüstung selbst auswählen sollten.

Toyota Industries begann als Hersteller von Webstühlen, wickelt heute jedoch verschiedene Forschungs- und Entwicklungsprojekte ab und produziert wichtige Komponenten wie Kompressoren, Motoren, DC-DC-Wandler, Bordbatterien und Ladewechselrichter für seine Automobillinie.

Wir sprachen mit Gruppenleiter Hiroyuki Oiwa, der seit 2019 die Strategie der additiven Fertigung (AM) leitet, darüber, wie das Unternehmen seinen 3D-Druck-Ansatz weiterentwickelt hat.

Oiwa erklärt, dass die Toyota-Gruppe keine monolithische Einheit sei; Jede Tochtergesellschaft arbeitet unabhängig und wenn sich überschneidende Teile benötigt werden, bestimmt der interne Wettbewerb das endgültige Design für Toyota-Fahrzeuge.

Im Automobilbereich stellt Toyota Industries Motoren, Kompressoren für Klimaanlagen, DC-DC-Wandler, Bordbatterien und Ladewechselrichter her, die die Fahrzeugspannung in 100 V umwandeln und so Haushaltssteckdosen für den mobilen Einsatz ermöglichen. Das Unternehmen liefert auch Industriefahrzeuge wie Gabelstapler und Textilmaschinen.

Produkte, die Toyota Industries im Automobilsektor vertreibt (Foto mit freundlicher Genehmigung von Toyota Industries Corp.)

Produkte, die Toyota Industries im Industriemaschinensektor vertreibt (Foto mit freundlicher Genehmigung von Toyota Industries Corp.)

Als Oiwa 2019 dem R&D Administration Center beitrat, war die einzige verwendete 3D-Drucktechnologie ein Tintenstrahldrucker für großformatige Farbprototypen. Obwohl die Ausgabequalität hoch war, war Inkjet für Endverbrauchsteile ungeeignet, was zu einer Verlagerung hin zu vielseitigeren AM-Lösungen führte.

Oiwa und der Fertigungsleiter befragten Abteilungsleiter, die unabhängig voneinander FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling) verwendeten, und gründeten die „3D Printer Liaison Group“, um die unternehmensweite Einführung über die Prototypenerstellung hinaus zu koordinieren.

Weltweite Untersuchungen zu 3D-Druckern für die Massenproduktion haben Stereolithographie (SLA) und selektives Lasersintern (SLS) als die vielversprechendsten Technologien identifiziert.

Toyota kaufte einen Formlabs Form3 und einen zweiten SLA-Drucker, sodass die Teams beide testen und die beste Lösung auswählen konnten.

Verschiedene Abteilungen wählten Drucker und Materialien für bestimmte Aufgaben aus und tauschten ihre Erfahrungen aus. Die kollektive Präferenz wurde auf Form3 festgelegt.

Oiwa führt die Wahl auf die Vielseitigkeit des Materials zurück:Während das Industrieharz des anderen Druckers kurz nach der Einführung eingestellt wurde, unterstützte der Form3 eine breite Palette von Harzen und erfüllte unterschiedliche Anwendungsanforderungen.

Als der Form4, ein SLA-Drucker der nächsten Generation mit Rekordgeschwindigkeit, auf den Markt kam, führte Toyota ihn in Zusammenarbeit mit Harada Vehicle Design ein und ging damit auf die Anfragen an vorderster Front ein.

Die gleiche Philosophie leitete die Einführung der SLS-Drucker der Fuse-Serie. Obwohl Oiwa zunächst aufgrund von Bedenken hinsichtlich Pulverrückständen und Oberflächenbeschaffenheit zögerte, ließ er sich nach einer Präsentation von Shinya Takei von Owl Craft überzeugen, die erfolgreiche Endverbrauchsteile und die automatisierte Nachbearbeitungslösung Fuse Blast vorführte.

Sobald die Fuse-Serie in Produktion ging, vervielfachten sich die Anfragen in allen Abteilungen, einschließlich Umwelt-, PR- und Designteams.

Ein hervorgehobener Fall ist eine Motorevaluierungskomponente mit komplizierter Spulenwicklungsgeometrie. SLA konnte die Form herstellen, aber SLS sorgte für die erforderliche mechanische Festigkeit und machte Stützstrukturen überflüssig, was eine höhere Präzision ermöglichte.

Das Fehlen von unterstützendem Material und die mit SLS erreichbaren feinen Details führten zu wiederholten Bestellungen und großem Lob von den Anwendern.

Zur Feier des 100-jährigen Bestehens von Toyota wurde für die Lobby des neuen Hauptsitzes eine leichte, hitzebeständige Leuchte im Stil eines automatischen Webstuhls aus PA12-Nylonpulver gedruckt.

Die Präzision und Detailgenauigkeit der Fuse-Serie sowie die Beliebtheit von PA12 führten auch zu einem Gabelstapler-Hebelsatz der ersten Generation, der die Ingenieure durch seine Feinheit beeindruckte.

Aktueller Anforderungsmix:ca. 30 % Vorrichtungen und 60 % Prototypen, davon 40 % zur Funktionsbewertung und 20 % zum Testen von Passform und Form.

Das ultimative Ziel von Oiwa ist es, die additive Fertigung auf Massenproduktionsmengen auszuweiten.

Der 3D-Druckraum verfügt über eine hohe Decke, Luftreiniger und spezielle Pulverentfernungsgeräte wie den Fuse Sift, um einen sicheren und effizienten Arbeitsablauf zu gewährleisten.

Zu den mittelfristigen Plänen gehört die Anschaffung großformatiger Pulverbettschmelzmaschinen wie der Jet Fusion. Die Strategie besteht jedoch darin, vor der Skalierung zunächst kleinere Einheiten der Fuse-Serie zu beherrschen.

Obwohl AM erhebliche Fortschritte gemacht hat, räumt Oiwa ein, dass die Massenproduktion die letzte Hürde vor einer breiten Einführung in japanischen Produktionsstätten bleibt. Dennoch ist er dem jährlichen Fortschritt verpflichtet.

Oiwa fungiert auch als Ausbilder für das japanische AM-Team beim WorldSkills-Wettbewerb 2026 in Shanghai und unterstreicht damit seine Führungsrolle auf diesem Gebiet.

Toyotas Kultur des internen Wettbewerbs und der Grundsatz, den Mitarbeitern an vorderster Front Autonomie bei der Auswahl der Ausrüstung zu geben, haben die AM-Einführung des Unternehmens beschleunigt, was durch den erfolgreichen Einsatz von Formlabs-Druckern im Forschungs- und Entwicklungsverwaltungszentrum veranschaulicht wird.

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