Ist additive Fertigung das Richtige für Ihr Unternehmen? Ein praktischer Entscheidungsleitfaden

Additive Fertigung, auch bekannt als 3D-Druck, hat sich von einer futuristischen Neuheit zu einer breit verfügbaren Technologie entwickelt. Obwohl additive Fertigung seit Mitte der 1980er-Jahre existiert, ist die Nutzung und Kommerzialisierung der Technologie in den letzten fünf Jahren explodiert. Drucker sind schneller, günstiger und kompakter geworden, ganz zu schweigen von der stetig wachsenden Auswahl an Kunststoff- und Metallmaterialien.

Additive Fertigung bricht die Grenzen traditioneller Methoden, indem sie die Art und Weise verändert, wie Produktionsbauteile erstellt und unterstützt werden. Wenn sie in den richtigen Situationen angewendet wird, kann additive Fertigung Produkte mit größerer Effizienz und verbesserter Leistung liefern. Die Vorteile hören dort nicht auf; es gibt eine Fülle finanzieller Vorteile beim 3D-Druck, von reduziertem Produktabfall über niedrigere Kosten für komplexe Teile bis hin zu Umsatzchancen bei Kleinserienproduktion.

Dieser umfassende Leitfaden deckt eine Fülle von Informationen zu additiver Fertigung, ihren Vorteilen, was beim Einstieg zu beachten ist, und mehr ab!

Schnellzugriff

• Was ist additive Fertigung?
• 6 Vorteile der Nutzung additiver Fertigung in Ihrer Fertigungsanlage
• Ist additive Fertigung das Richtige für Ihr Unternehmen? 5 Überlegungen vor der Implementierung dieser Fertigungstechnologie
• Maximieren Sie Ihre Investition in additive Fertigung mit CMTC!

Was ist additive Fertigung?

Additive Fertigung, oder 3D-Druck, ist ein Prozess, der ein greifbares Objekt aus einem digitalen Design erstellt. Während ein herkömmlicher 2D-Drucker einen Computer nutzt, um eine Datei zu lesen und eine flache, zweidimensionale Reproduktion auf Stoff oder Papier auszudrucken, erstellt 3D-Druck ein physisches Objekt aus einer digitalen Datei, indem Schicht für Schicht Material aufgetragen wird, bis ein fertiges dreidimensionales Objekt entsteht.

Additive Fertigungstechnologien bauen dreidimensionale Objekte Schicht für Schicht auf. Jede nachfolgende Schicht verbindet sich mit der vorangegangenen Schicht teilweise geschmolzenen Materials. Mit anderen Worten: Anstatt während des Produktionsprozesses Material zu entfernen, um Bauteilmerkmale wie Bohrungen zu erstellen, würde das Bauteil mit additiven Fertigungsmethoden so konstruiert, dass die Bohrung bereits im fertigen Teil vorhanden ist.

Das Schichtmaterial kann fast jede Art von Substanz sein, von Metallpulver, Keramik, Thermoplaste, Glas – sogar Schokolade! Daher sind 3D-Drucker nicht Einheitsgröße; es gibt eine Vielzahl von Optionen für den 3D-Druck, sodass der Druckertyp für unterschiedliche Anwendungen variiert.

Additive Fertigung wurde verwendet, um physische Modelle, Prototypen, Werkzeugkomponenten und Produktionsbauteile in einer Vielzahl von Medien herzustellen, einschließlich Metall, Kunststoff und Verbundwerkstoffe. Fast jede Form kann auf einem 3D-Drucker repliziert werden, und Bauteile können in einer Vielzahl von Farben und sogar mit mehr als einem Material gefertigt werden.

6 Vorteile der Nutzung additiver Fertigung in Ihrer Fertigungsanlage

3D-Druck wurde für seine innovativen industriellen Fertigungsfähigkeiten gefeiert. Es gibt mehrere Vorteile, die diese Fertigungstechnologie zu einem wertvollen Asset machen, das von Unternehmen weltweit geschätzt wird, darunter:

Reduzierte Entwicklungskosten

Diese fortschrittliche Fertigungstechnologie hat den Ruf, etwas kostspielig zu sein, aufgrund ihrer Anschaffungskosten. Langfristig führen jedoch reduzierte Entwicklungskosten zu geldsparenden Vorteilen.

In Bezug auf Maschinenbetriebskosten hängt es von der Größe des 3D-Druckers ab. Die meisten Desktop-3D-Drucker verbrauchen so viel Strom wie ein Laptop, während einige große industrielle 3D-Drucker deutlich mehr verbrauchen. Dennoch führt ihre Fähigkeit, komplexe Objekte in einem einzigen Schritt zu produzieren, zu größerer Effizienz und Produktivität.

Einer der Hauptvorteile des 3D-Drucks ist die Reduzierung der Arbeitskosten. Abgesehen von der Nachbearbeitung sind die meisten Drucker autark und benötigen kaum Unterstützung durch einen Bediener. Die Arbeitskosten für einen 3D-Drucker sind im Vergleich zur traditionellen Fertigung, wo hochqualifizierte Bediener meist unverzichtbar sind, praktisch nicht existent.

Zusätzlich ist additive Fertigung bei geringen Stückzahlen wettbewerbsfähig im Kostenvergleich zur traditionellen Fertigung. Es ist deutlich günstiger, Prototypen per 3D-Druck herzustellen als mit anderen Fertigungsmethoden wie Spritzguss, traditionellen Werkzeugen, Formen, Fräsen und Bearbeitung.

Weniger Produktabfall

Durch das Entwerfen von Entwürfen in einem Computerprogramm und deren anschließenden Druck wird die Zeit für die Erstellung und Produktion neuer Designs drastisch verkürzt, mit weniger Abfall. Dieser digitale-zu-digitalen Prozess entfernt die zusätzlichen Zwischenschritte des traditionellen Prototypenbaus.

Zudem bietet 3D-Druck eine erhöhte Durchlaufgeschwindigkeit. Mit der Fähigkeit, schnelle Iterationen zu erstellen, identifiziert 3D-Druck Konstruktions- und Designprobleme, die in der traditionellen Fertigung Wochen, wenn nicht Monate, zur Entdeckung gebraucht hätten.

Additive Fertigung ermöglicht die Erstellung komplexer Designs, die normalerweise zu schwierig oder zu teuer zum Bau sind. Prozessentwicklung kann in kürzerer Zeit mit Geld, das für das Entwerfen und Bauen von Prototypen mit traditionellen Methoden wie Formen und Werkzeugen ausgegeben wird, erreicht werden. Es gibt auch weniger Produktabfall durch die Notwendigkeit, Formen für Teile und Merkmale zu verschrotten, die sich in Prototypeniterationen geändert haben.

Entscheidungen über endgültige Bauteildesigns können schneller getroffen werden, da die für effektives Design und Erstellung erforderliche Zeit reduziert wird. Insgesamt bietet additive Fertigung einen effektiveren und effizienteren Designprozess mit weniger Abfall und reduzierten Ausgaben.

Verbesserte Produktqualität

Die Vorteile des 3D-Drucks erstrecken sich auf die Bereitstellung besserer Produktdesignqualität und Prozessentwicklung. Additive Fertigung ermöglicht Herstellern die Erstellung überlegener Produkte, da Designprobleme wie schlechte Ergonomie frühzeitig erkannt und schnell gelöst werden können. Als Ergebnis kann die Qualität der Teile durch ein besseres finales Design mit 3D-Druck verbessert werden.

Darüber hinaus ermöglicht dieser technologische Fortschritt Ingenieuren, komplexe und komplizierte Teile zu bauen, die mit typischen Fertigungsmethoden nicht kosteneffektiv oder sogar möglich sind. Ingenieure sind nicht mehr an die Beschränkungen traditioneller Ausrüstung gebunden; einige Teile, die als Baugruppen konzipiert waren, die Verbinden, Befestigen oder Schweißen erforderten, können als einzelnes Teil gedruckt werden. Dies reduziert Abfall, während es oft größere Festigkeit und Haltbarkeit dem Produkt hinzufügt und potenzielle Ausfallpunkte reduziert.

3D-Druck kann auch Teile aus einer Vielzahl verschiedener Substanzen erstellen, wie Thermoplaste. Einige dieser Materialien können das Gewicht erheblich reduzieren, während sie Festigkeit und Integrität beibehalten. Dies ist außerordentlich hilfreich, wenn Ingenieure Festigkeit beibehalten, aber Gewicht reduzieren möchten.

Additive Fertigung kann eine wertvolle Technologie sein, um langlebige Produkte zu erstellen, die aufgrund ihrer verbesserten Qualität kontinuierlicher Nutzung standhalten.

Echtes Rapid Prototyping

Erinnern Sie sich, als „rapides“ Prototyping eine Lieferzeit von Wochen oder Monaten für Design und Fertigung bedeutete? Dies war primär auf die Notwendigkeit zurückzuführen, ein Prototyp-Werkzeug oder -Vorrichtung herzustellen und wahrscheinlich einen Teil dieser Arbeit auszulagern, da sich viele Hersteller auf die Produktion konzentrierten, aber keine wertvolle Zeit für die Produktion eines einzelnen Prototypenteils binden wollten.

Mit additiver Fertigung können Sie einen Prototyp auf einem 3D-Drucker in Stunden – nicht Wochen – entwerfen und produzieren! Statt für die Fertigung zu designen, können Sie nun für das Design fertigen. Zusätzlich können Bauteile spezifisch produziert werden, um komplexe Kundenspezifikationen zu erfüllen. Dies ist ein Gamechanger für das Prototyping.

Was bedeutet das für Ihr Unternehmen? Mit einer relativ kleinen Investition in einen 3D-Drucker und Expertise können Sie nun schnell Mock-ups eines neuen Produkts produzieren und es innerhalb von Tagen in die Hände des Kunden geben. Zudem können Sie ein Teil produzieren, um eine sehr spezifische Marktnische zu bedienen, was zur Produktion von Produkten mit hohen Gewinnmargen führen könnte.

Ein Mittel, um Talente, Expertise und Begeisterung in Ihr Unternehmen zu ziehen

Im zweiten Artikel unserer Blogserie über die Anziehung der Millennial-Generation, „Wie man Millennials anzieht und die Zukunft der Fertigung sichert“, diskutierten wir die Integration von additiver Fertigung und anderen neuen Technologien in Ihren Arbeitsplatz, um qualifizierte Arbeitskräfte aus dieser Bevölkerungsgruppe anzuziehen. Wie in jenem Artikel erwähnt, können Sie additive Fertigungsausrüstung nutzen, um junge, qualifizierte Arbeitskräfte in Ihre Anlage zu locken.

Ist additive Fertigung das Richtige für Ihr Unternehmen? 5 Überlegungen vor der Implementierung dieser Fertigungstechnologie

Wie bei der Implementierung jeder wesentlichen Änderung in Ihrem Fertigungsprozess gibt es mehrere Faktoren zu berücksichtigen und zu prüfen, bevor Sie neue Technologie in Ihr Unternehmen bringen.

Den mit additiver Fertigung verbundenen Denkwechsel erkennen

Während additive Fertigung ein mächtiges Werkzeug für Hersteller ist, erfordert die effektive Nutzung additiver Fertigung einen Denkwechsel für Designingenieure und Unternehmensleiter. Additive Fertigung widerspricht vielen der Prinzipien, die die meisten Design-, Maschinenbau- und Industrieingenieure in der Schule lernen.

Beispielsweise wurden traditionell Metallbleche als Rohmaterial für einen Metallbearbeitungsprozess verwendet. Diese Bleche werden lasergeschnitten, um eine Form zu erzeugen. Die Aufgabe von Designingenieuren war es, die richtige Größe des Stahlblechs zu bestellen und das Programm zu entwerfen, um das Nesten der Teile innerhalb dieses Blechs zu optimieren und Ausschuss zu minimieren. Je weniger Stahl entfernt wird, desto niedriger die Ausschusskosten und desto höher der Gewinn.

Im Fall additiver Fertigung liegt der Fokus nicht darauf, die Menge des von einem Prozess entfernten Materials zu reduzieren, sondern ein Produkt aufzubauen, indem Material dort hinzugefügt wird, wo es benötigt wird, oder es in der Designphase weggenommen wird, um ein Teil zu produzieren. Statt also eine Form aus einem Stahlblech auszuschneiden, bauen Sie dasselbe Teil mit einem 3D-Drucker auf. Wenn Ihnen die Form oder die Merkmale nicht gefallen, ändern Sie einfach das Modell und drucken Sie ein weiteres! Sobald Sie ein Design haben, das Ihnen gefällt, können Sie so viele Kopien drucken, wie Sie benötigen.

Wie Sie sehen, wird das Design-Denken auf den Kopf gestellt, wenn additive Fertigung involviert ist. Die Überlegungen verschieben sich von der Reduzierung der Menge des entfernten Materials hin zur Optimierung des Teildesigns und dem anschließenden Aufbau eines Teils, eins nach dem anderen.

Hier sind einige einfache und relativ kostengünstige Möglichkeiten, Ihre Designingenieure für die Arbeit mit 3D-Drucktechnologien umzuschulen:

Lernen

Viele Universitäten und Community Colleges haben additive Fertigungsprogramme entwickelt. Diese können von Studiengangsspezialisierungen und Zertifikatsprogrammen bis hin zu Workshops und Seminaren zur additiven Fertigung reichen. Veranstaltungen zur additiven Fertigung bieten auch Ingenieuren und Unternehmensleitern Gelegenheiten, mehr über die Technologie zu erfahren, was für jede wesentliche Prozessänderung entscheidend ist.

Lesen

Magazine wie Make Magazine werden veröffentlicht, um Beispiele für 3D-Materialien zu präsentieren und Vergleiche zwischen Druckermodellen anzubieten, damit Sie den richtigen für Ihr Unternehmen auswählen können. Das Internet enthält ebenfalls eine Fülle von Daten zu additiver Fertigung und 3D-Druck. Unsere Website verfügt über einen gesamten Bereich, der Informationen und Ressourcen zur additiven Fertigung widmet.

Netzwerken

Fragen Sie herum und vernetzen Sie sich mit lokalen Herstellern, die 3D-Druck nutzen. Erfahren Sie, wie sie dessen Funktionen nutzen und dessen Fähigkeiten optimieren. Herstellernetzwerke, die lokale Handelskammer und Veranstaltungen sind Orte, an denen Sie andere finden können, die die Technologie nutzen.

Experimentieren

Die Kosten für persönliche und Desktop-3D-Drucker sind dramatisch gesunken, da mehr Modelle eingeführt werden und der Wettbewerb in diesem Markt zunimmt. Ein Desktop-Minidrucker kann für nur 500 $ erworben werden. Wenn Sie erwägen, additive Fertigung in Ihre Abläufe zu integrieren, kaufen Sie einen oder mehrere und stellen Sie diese Ihren Ingenieuren zur Verfügung, wie es die Ford Motor Company tut. Es gibt keine bessere Möglichkeit, die Technologie kennenzulernen und den Denkwechsel zu vollziehen, als die Designer und Ingenieure mit der Technologie „spielen“ zu lassen. Sobald die Fähigkeiten der Additiven Fertigung von Ihren Designern und Ingenieuren besser verstanden werden, wird die Identifizierung der richtigen industrietauglichen Additiven Technologie für die Bedürfnisse Ihres Unternehmens viel einfacher.

Neue Technologien können beängstigend sein, aber sie können auch aufregend sein! Das Versprechen der additiven Fertigung in den nächsten fünf Jahren ist spannend – von der Produktion individueller, funktionsfähiger Prothesen bis zum Einsatz von 3D-Druck in den meisten Grundschulklassen und Haushalten.

Maximieren Sie Ihre Investition in additive Fertigung mit CMTC!

Was, wenn Sie nicht wissen, wie man einen 3D-Drucker bedient? Als additive Fertigung erstmals auf den Markt kam, gab es nur wenige Ressourcen, die Hersteller bei der Nutzung der Technologie unterstützten, und die existierenden waren tendenziell sehr teuer. Es gibt andere kostenlose oder kostengünstige Wege, Ihr Unternehmen mit additiver Technologie und möglichen Anwendungen für Ihre Situation vertraut zu machen. CMTC sponsert additive Fertigungs-Webinare, die Präsentationen von Experten und Ressourcen auf dem Gebiet der additiven Fertigung beinhalten.

Da die Nachfrage nach maßgeschneiderten Teilen weiter steigt, werden additive Fertigungsprozesse in der Zukunft immer relevanter. AM-Gerätehersteller prognostizieren, dass, sobald mehr Unternehmen diese Technologien übernehmen, es nur eine Frage der Zeit ist, bis die Zukunft der Fertigung vollständig transformiert wird.

CMTC erkennt die Bedeutung dieses Wegs nach vorne und ist hier, um Ihnen zu helfen, Ihr Fertigungsunternehmen mit additiver Fertigung zu transformieren. Kontaktieren Sie uns, um mehr zu erfahren!