WKW.automotive:

Additiv gefertigte Bauteile ersetzen Fertigungskomponenten mit Einsparungen von mindestens 70 %!

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WKW.automotive aus Wuppertal ist ein international agierender Automobilzulieferer von hochwertigen Zier- und Funktionsteilen für PKWs der Premium-Klasse mit weltweiten Produktionsstandorten.
Im Bereich des Betriebsmittelbaus ist die Additive Fertigung nicht mehr wegzudenken.

Projektziele

Kosteneinsparung bei Sonderanfertigungen
Die Kernkompetenz von WKW.automotive ist die Herstellung von Zier- und Funktionsbauteilen, Dachreling Systemen, Wärmetauscher Profilen und Industrieausstattungen.

Bereits im Jahr 2018 hatte Jörg Zokoll, Konstruktionsleiter im Bereich Betriebsmittelbau, die Idee, die häufig individuellen Vorrichtungen und Sonderanfertigungen additiv zu fertigen.

Betriebsmittel sind häufig Einzelanfertigungen mit komplizierten Geometrien, welche eine Herstellung mit den herkömmlichen Technologien teuer macht.

Bei seinen Recherchen stieß er auf die Mark3D GmbH und die industriellen Markforged 3D-Drucker. Nach einer persönlichen Vorstellung entschied er sich für einen Markforged Mark Two.

„Im Vergleich zu anderen Lieferanten erschien uns der Einstieg in den industriellen 3D-Druck am einfachsten und kostengünstigsten mit dem intuitiven Plug & Play-System der Hard- und Software von Markforged“, erklärt Jörg Zokoll.

Ansatz

Einsetzbare Bauteile ab dem ersten Tag

„Wir wollten mit der Additiven Fertigung (3D-Druck) zu Beginn eigentlich erst experimentieren. Daraus wurden allerdings bereits ab dem ersten Tag fertig einsetzbare Bauteile!“, berichtet Jörg Zokoll. „Für uns war es für den Einstieg wichtig, schnell erfolgreich zu fertigen. Darüber hinaus sollten die Inbetriebnahme und die Nutzung der 3D-Drucker, ohne extra Experten ausbilden zu müssen oder zeitintensive Lehrgänge zu besuchen, möglich sein.“

Die Lernkurve verläuft steil und es kommen faszinierende Bauteile mit einem gigantischen Mehrwert dabei heraus.

Lösung

Durchschnittlich 70 % Einsparung

Die gedruckten Bauteile wurden bisher konventionell im Hause gefertigt und für kundenspezifische Maschinen, Werkzeuge und Vorrichtungen verwendet, zum Beispiel als Spannelemente, Gussformen, Halterungen oder Spezialteile.

Aber das Hauptaugenmerk liegt auf den internen Sondermaschinen und Betriebsmitteln. Diese werden im Werk konstruiert, gefertigt, zusammengebaut und in Betrieb genommen.

Wie zum Beispiel ein individueller Handroller. Die Automotive-Bauteile erhalten im Werk eine hochdekorative Oberfläche. Damit diese nicht beim Transport verkratzt oder beschädigt wird, werden die Sichtbauteile mit einer Folie abgeklebt. Hierfür wird ein eigens für diese Aufgabe entwickelter Handroller verwendet. Die Teile des Handrollers wurden additiv gefertigt und sorgen jetzt für eine ergonomische Handhabung beim Folieren. Statt 1,5 kg wiegt er jetzt nur noch 800 g und ist 70 % günstiger als der vorher aus Aluminium gefertigte Handroller.

Aber auch individuelle Auflagen für die teils komplexen Formen werden additiv gefertigt und anschließend mit einem Fließ ausgelegt. Die Bauteile können so spielend leicht abgeklebt werden und verkratzen auch nicht auf der gedruckten Oberfläche.

„Die Markforged 3D-Drucker sind robust für den Produktionsbedarf ausgelegt, der Wartungsaufwand beschränkt sich auf die Düsen, die Antriebsriemen und die verbauten Lager. Die Software ist einfach und intuitiv bedienbar. Darüber hinaus ermöglicht sie uns in sehr kurzer Zeit die benötigten Druckprogramme zu erstellen. Das Grundmaterial Onyx ist sehr hochwertig und erfüllt bei uns zu 90 % die Anforderungen. Darüber hinaus kommen die Endlosfasern Carbon, Kevlar oder Glasfaser zum Einsatz“, berichtet Jörg Zokoll.

Ein weiteres Beispiel ist der Niederhalter: Er wird in der Fräsoperation eingesetzt, indem er die Bauteile formabhängig spannt. Durch die unterschiedlichen Konturen der Bauteile wird immer eine Neuanfertigung benötigt – früher aus Stahl, heute durch additiv gefertigte Hilfsmittel ersetzt. So konnte eine gewaltige Kosteneinsparung erzielt werden.

Für die Ermittlung der Einsparungen wurde eine Gegenüberstellung der Herstellungskosten erstellt: 3D gedruckt vs. gefräst. Das Ergebnis ist beeindruckend.

„Für die Bauteile, die wir bisher gedruckt haben, zeichnet sich gegenüber der konventionellen Fertigung eine durchschnittliche Ersparnis von ca. 70 % ab“, fasst Jörg Zokoll zusammen.

Die Beispiele sind nur ein Ausschnitt aus einer Vielzahl an additiv gefertigten Bauteilen im Betrieb bei WKW.automotive, was nicht nur für Maschinenkomponenten und Betriebsmittel zu einer deutlichen Kosteneinsparung führt. Überall im Betrieb sieht man die kleinen schwarzen Bauteile aus Onyx.

Jörg Zokoll führt weiter aus: „Wir stellen uns in der Konstruktion die Frage: welche Anforderungen hat das Bauteil, wie wurde es früher gefertigt (Kunststoff oder Metall) und können wir es durch die Additive Fertigung optimieren? Manchmal testen wir auch einfach, ob es machbar ist und schauen, ob das Bauteil den Umgebungsbedingungen, zum Beispiel verschiedene Kühlmittel, standhält.“

Bei WKW.automotive laufen die 3D-Drucker rund um die Uhr!

„Wenn man mal schnell etwas braucht, ist es rasch gedruckt. Die 3D-Drucker laufen übers Wochenende und die Bauteile sind am Montag einsatzbereit. Die Zuverlässigkeit und Prozesssicherheit sind enorm! Früher war das ganz anders, da musste man erst einmal loslaufen, Teile sägen, warten, bis eine Maschine frei ist und die ganze Zeit war Arbeitskraft gebunden“, erklärt Jörg Zokoll, Konstruktionsleiter im Bereich Betriebsmittelbau.

Der Basic One im Bild läuft seit etwas mehr als zwei Jahren rund 6.000 Stunden pro Jahr!

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Die Digital Forge

Wenn man durch die Fertigung bei WKW.automotive läuft, fällt ganz schnell auf, dass jedes einzelne gedruckte Bauteil eine Seriennummer oder Bauteilkennung trägt.

„Sollte ein Bauteil oder ein Teil einer Baugruppe beschädigt oder verschlissen sein, kann ein Ersatzteil On-Demand nachgedruckt werden. So können lange Lieferzeiten und Lagerhaltungskosten vermieden werden. Die Kollegen geben dann einfach die entsprechende Nummer durch und wir in der Konstruktion fertigen das Bauteil umgehend“, erklärt Jörg Zokoll zu einer Kennung.

Wir hatten bei komplizierten Frästeilen teilweise auch intern eine Lieferzeit von 2 bis 3 Wochen. Nun können wir die Bauteile über Nacht fertigen.

Vorbereitung. Druck. Verwaltung. Skalierung.

Mit der dynamischen additiven Fertigungssoftware Eiger von Markforged kann so jedes beliebige Teil On-Demand in allen Produktionsstandorten auf der Welt gefertigt werden.

„Wenn man mal schnell etwas braucht, ist es rasch gedruckt! Die 3D-Drucker laufen übers Wochenende und die Teile sind am Montag einsatzbereit! Die Zuverlässigkeit und Prozesssicherheit sind enorm!“


– Jörg Zokoll, Konstruktionsleiter Bereich Betriebsmittelbau

Die Zukunft

Die Additive Fertigung wird weiter ausgebaut

Die Einsparungen sind bereits in die Erweiterung des Maschinenparks der Additiven Fertigung geflossen. Aktuell werden in der Konstruktion 5 Markforged 3D-Drucker betrieben (ein Mark Two und vier Basic One).

Mit dem Metall-3D-Druck hat sich WKW auch schon auseinandergesetzt und in Zukunft soll der Maschinenpark durch eine solche Produktionsmaschine, wie dem System des Markforged Metal X, eventuell ergänzt werden.

Auch, wenn viele zerspante Bauteile jetzt additiv gefertigt werden, ersetzt die Additive Fertigung die konventionelle Fertigung nicht. Sie ergänzt diese aber als echte Fertigungstechnologie! Wenn beide Technologien sinnvoll eingesetzt werden, kann der größte Mehrwert für das Unternehmen erzielt werden.

Lernen Sie mehr über die Anwendungen mit dem MarkTwo!

Für welche Anwendungen eignet sich welche Endlosfaser? Wie konstruiere ich richtig für den Filament-3D-Druck? Was sagen Anwender dazu und wo finde ich weitere Infos? – Genau hier sind Sie richtig! Wir haben einige Informationsmöglichkeiten aufgelistet, über die Sie direkt zu den passenden Antworten kommen.

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