Die Vorteile der 3D-Drucktechnologie gewinnbringend zu nutzen, kann die Kosten in der Fertigung senken. Mit nahezu unbegrenzten Anwendungsmöglichkeiten für Kunststoff- und Metalldrucker fehlt es modernen Fertigungsunternehmen nicht an Ansatzpunkten.

„Im Laufe der Zeit mussten sich die Fertigungsunternehmen anpassen, um zu überleben, und die 2020er Jahre werden nicht anders sein“, schreibt Ian Weston, Managing Director bei Mark3D UK. Die ständige Forderung des Managements, Kosten zu identifizieren und zu senken, bedeutet, dass die Ingenieure von heute abenteuerlustiger und kreativer sein müssen, um wertvolle Kosteneinsparungen zu erzielen.

Viele in der verarbeitenden Industrie, insbesondere im Ingenieurwesen, glauben, dass “die leichten Siege schon lange vorbei sind”. Ich bin mir jedoch nicht so sicher. In den letzten fünf Jahren haben wir eine Reihe von agilen, unternehmerisch denkenden High-Tech-Firmen gesehen, die neu gegründet wurden oder sich von ihrer jetzigen Position abgekoppelt haben, um den Ingenieuren von heute eine Vielzahl moderner Technologien anzubieten, die zur Kostensenkung beitragen können. Bekannt unter dem Namen “Industry 4.0” stellen sie eine Reihe von Angeboten vor, die von der Automatisierung und Iteration von Entwürfen über Software zur Produktionsüberwachung mit logikbasierten Echtzeit-Entscheidungen bis hin zum guten altmodischen 3D-Druck reichen, wenn man bedenkt, dass es ihn schon seit etwa 30 Jahren gibt.

Der Markt bewegt sich sehr schnell und der 3D-Druck für Ingenieure hat sich in den letzten Jahren enorm verbessert. Die Technologie bietet Ingenieuren jetzt erschwingliche Drucker mit stabilen Materialien und zuverlässigen Ergebnissen, doch sie hat es oft schwer, im Konferenzraum ernst genommen zu werden. Während die frühen 3D-Drucker einen großen Beitrag dazu geleistet haben, das Bewusstsein für diese Technologie zu schärfen, hatten sie aufgrund der Gegenstände, die die Menschen mit ihnen drucken wollten, einen ebenso negativen Effekt. Grüne Männer und Spielcharaktere schaffen es nicht, im technischen Sitzungssaal zu überzeugen.

Es besteht die Möglichkeit eines beträchlichen Return on Investment (RoI), wenn die Produktionsingenieure wissen, wo er zu finden ist. Einfach einen Drucker aus dem Konstruktionsbüro zu leihen und sofortige Kosteneinsparungen zu erwarten, ist nicht realistisch. Drucker im Konstruktionsbüro verwenden andere Materialien und Technologien als die von Ingenieuren verwendeten. Drucktechnisch versierte Ingenieure wissen, dass der 3D-Druck für Unternehmen außerhalb des Designbüros weitaus wertvoller ist als innerhalb des Büros, wobei der RoI in der Regel in etwa drei Monaten erreicht werden kann.

Stellen Sie sich vor, Sie sind Joe. Joe ist ein großer Ingenieur, der sehr stolz auf seine Arbeit ist, aber er ist sehr beschäftigt. Er hat nur das Budget für wesentliche Dinge, um seine Fabrik am Laufen zu halten, und für die Unterstützung seiner Kollegen mit technischen Artikeln. Er träumt davon, die Produktion mit neuen Vorrichtungen zu beschleunigen, Maschinen durch Gewichtsreduzierung der Metallteile schneller laufen zu lassen und die Kosten und Vorlaufzeiten für ausgelagerte Komponenten zu reduzieren. Es gibt viele Dinge, von denen Joe weiß, dass er sie reparieren sollte, aber sie alle stehen auf einer immer länger werdenden Wunschliste, die er niemals in Angriff nehmen wird.

Es gibt Tausende von “Joes” auf der Welt. Während einige von ihnen das neue Licht erblickt und in vollwertige 3D-Drucker investiert haben, gibt es viele, die zu beschäftigt sind, von ihren Geschäftsinhabern an Investitionen gehindert werden oder einfach nicht verstehen, welche Möglichkeiten sie hätten. 3D-Drucker, die stabile Basismaterialien und nach Bedarf ein zweites Endlosfaser-Filament, wie z. B. Kohlefaser, drucken, können jedoch für weniger als die Kosten eines Kleintransporters erworben werden.

Moderne 3D-Drucker stellen Kunststoffteile her, die stärker als Aluminium sind, deutlich weniger wiegen und einen Bruchteil kosten. Die Einsatzmöglichkeiten sind für jeden, der in die Technologie investiert, nahezu unbegrenzt. Heutzutage kann man robuste Robotergreifer drucken und das Gewicht des Teils um ein Drittel reduzieren. Durch diese Gewichtsreduzierung kann der Roboter je nach Präferenz des Bedieners seine Traglast um den gleichen Anteil erhöhen oder sich im Arbeitsvorgang schneller bewegen.

Bearbeitungsvorrichtungen, die den rauen Umgebungsbedingungen in CNC-Werkzeugmaschinen und Bohrvorrichtungen standhalten, können in einem Bruchteil der Zeit gedruckt werden, die für die Vergabe eines Unterauftrags erforderlich ist. Diese Spannvorrichtungen sind so genau, wie die “traditionell” hergestellten, die derzeit verwendet werden.

Maschinen der Einstiegsklasse, so genannte Desktop-Drucker, sind bei vielen Organisationen sehr beliebt, die mehrere Anlagen kaufen. Diese Maschinen bieten die gesamte Bandbreite an Materialien, die der heutige Ingenieur benötigt. Sie verwenden einen 240-V-Stecker und arbeiten rund um die Uhr auf dem Schreibtisch in der technischen Abteilung. Programme können per Fernzugriff an den Drucker gesendet werden, sobald über die zugehörige Software eine genaue Zeit-/Kostenanalyse durchgeführt wurde.

“Stellen Sie sich eine Welt vor, in der zentral gesteuerte Konstruktionsabteilungen Teile bei Bedarf in dezentralen Einrichtungen auf der ganzen Welt drucken und die Mitarbeiter vor Ort sie montieren” – Ian Weston, Geschäftsführer, Mark 3D UK

Größere Maschinen industrieller Art verfügen jetzt über Lasermesssysteme zur Überprüfung und automatischen Korrektur von Teilen im mittleren Druckbereich, die eine konstante Rückmeldungs-Schleifen zur Durchführung notwendiger Korrekturen liefern. Sie bieten flammhemmende und elektrostatisch sichere Materialien für Spezialanwendungen und stellen in der Regel Produkte her, die zehnmal billiger sind als CNC-bearbeitete Teile. Aufgrund der Kosten, der praktischen Anwendbarkeit und der logistischen Vorteile sehen wir heute, dass Drucker in traditionellen Maschinenwerkstätten mit Lohnfertigung auftreten, da die Geschäftsinhaber auf die veränderte Dynamik reagieren.

Heute gibt es zur Demonstration von Endanwendungen Hunderte von Beispielen. Diese “fit and forget”-Anwendungen ermöglichen es denjenigen, die nicht in der Technik tätig sind, ihre tägliche Routine fortzusetzen, ohne zu wissen, dass in ihrer auftragskritischen Maschine gedruckte Teile enthalten sind. Aufgrund des Umfangs und der Qualität neuer Materialien kann es sehr schwierig sein, zu erkennen, welche Teile gedruckt sind und welche traditionell hergestellt werden.

Es ist auch eine Reihe von einfach zu bedienenden Metalldruckern auf dem Markt erschienen, die weniger kosten als der Preis einer durchschnittlichen CNC-Werkzeugmaschine. Diese Drucker bieten eine ständig wachsende Auswahl an Materialien und regelmäßige Erweiterungen in der Funktionalität. Die Technologie ist jetzt sowohl erschwinglich als auch für den heutigen Durchschnittsunternehmer wie Joe nutzbar. Sie hat eine sehr kurze Lernkurve und erfordert keine Spezialkenntnisse. Es wird daher erwartet, dass die Akzeptanz exponentiell zunehmen wird. In sehr kurzer Zeit werden wir sehen, wie der Metalldruck zur Gewohnheit wird und auch die Verwendung von Hybridlösungen (Kunststoff und Metall) in der Technik recht schnell voranschreiten wird.

In vielen Situationen können die traditionellen Fertigungstechniken, die seit Jahrhunderten zur Herstellung von Komponenten in geringen Stückzahlen eingesetzt werden, nicht mehr konkurrieren. Ich glaube, dass letztendlich jedes Unternehmen, das ernsthaft an der Herstellung interessiert ist, einen 3D-Verbunddrucker in die Werksliste aufgenommen haben wird, und die meisten werden auch Metall hinzufügen, nachdem sie sich mit Kunststoff vertraut gemacht haben. Ingenieure werden von überall auf der Welt Zugang zu ihren Maschinen haben und sich nichts dabei denken, Druckaufträge über eine drahtlose Verbindung ferngesteuert auszulösen. Dies ist wirklich der Beginn einer globalen Umgestaltung des Herstellungsprozesses.