Der Einzug des 3D-Drucks in die Mainstream-Fertigung

Gepostet am 14.09.2022 Nach Protolabs

In diesem Blogbeitrag gehen wir der Frage nach, wie sich die additive Fertigung über das Prototyping hinaus in Richtung Mainstream-Fertigung entwickelt und wie sie in vielen Branchen Probleme löst, die andere Produktionsverfahren nicht in den Griff bekommen. 

Diese sich schnell entwickelnde Technologie bietet eine Reihe von Vorteilen, so dass es sich lohnt, den aktuellen Stand der Dinge zu erkunden und das Verfahren regelmäßig zu überprüfen, denn die Geräte werden ständig verbessert und die Zahl der verfügbaren Materialien wächst.

Größere Gestaltungsfreiheit

Für Produktdesigner bietet die Möglichkeit, nahezu jede beliebige 3D-Form erstellen zu können, die Freiheit, Teile zu entwerfen, die oft besser funktionieren oder weniger kosten als mit anderen Verfahren. 

Ein gutes Beispiel ist die Herstellung von Leichtbauteilen für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie, wo Gewichtseinsparungen die Leistung verbessern können.  Dazu gehört unter anderem eine 3D-gedruckte Titanhalterung für Airbus, die bei gleicher Leistung und Haltbarkeit 30 Prozent leichter ist als bisher.

Verringerte künftige Produktion

Diese Gestaltungsfreiheit bedeutet auch, dass Sie ein einziges Bauteil oder Produkt mit mehreren Merkmalen entwerfen und herstellen können, anstatt eine Reihe von Teilen für die Montage herstellen zu müssen.  So verringert sich nicht nur die Anzahl der Teile, sondern auch der Zeitaufwand, da keine zusätzlichen Fertigungsschritte erforderlich sind.

Kosteneffiziente Anpassung

Und da keine Formen oder Werkzeuge benötigt werden, kann jedes von einer Maschine hergestellte Teil ein Unikat sein, was den Weg zu einer kostengünstigen kundenspezifischen Fertigung ebnet.  Das bringt offensichtliche Vorteile für die Erprobung neuer Produktvariationen mit sich, führt aber auch dazu, dass wir unseren Kunden eine größere Auswahl zu einem angemessenen Preis pro Teil bieten können. 

Es gibt kein besseres Beispiel für eine solche Anpassung als die medizinische Industrie, wo sie für unzählige Anwendungen genutzt wird. 

Ein gutes Beispiel ist die Herstellung von Prothesen, um schneller und kostengünstiger individuellere und komfortablere Lösungen zu finden.  Der Prozess beginnt mit einem Scan, der es dem Arzt ermöglicht, z. B. die neue Hüfte genau auf den Patienten abzustimmen.  Dies spart dem Chirurgen Zeit, da er das Gelenk während des Eingriffs nicht anpassen muss, und erleichtert dem Patienten die Genesung.

Weitere Lösungen sind die Entwicklung spezifischer Operationsschablonen, individueller chirurgischer Instrumente für den Chirurgen bzw. das Verfahren sowie die Entwicklung und Herstellung spezialisierter medizinischer Geräte.

Schnellere Marktreife

Ein Grund, warum der 3D-Druck in der Produktentwicklung so beliebt ist, liegt darin, dass der zeitaufwändige Prozess der Werkzeugerstellung und -fertigung entfällt.  In den meisten Fällen ist das Teil oder Produkt schneller verfügbar.  Beim Spritzguss zum Beispiel dauert die Herstellung von Stahlwerkzeugen in der Regel 10 bis 12 Wochen. Bei Protolabs können wir diese Zeitspanne durch den Einsatz von Aluminiumwerkzeugen auf 10-12 Tage verkürzen, was jedoch immer noch nicht die gleiche Unmittelbarkeit bedeutet.

Bei der additiven Fertigung können Sie ein CAD hochladen und im Allgemeinen dem Gerät die Herstellung überlassen. Dies verkürzt die Zeit bis zur Marktreife. 

Bei der Prototypenherstellung und in der Produktentwicklung liegen die Vorteile auf der Hand, doch mit der Weiterentwicklung der Technologie und der zunehmenden Zahl der für die Verarbeitung verfügbaren Materialien werden die Vorteile für die Massenproduktion noch deutlicher.

Und wenn die Rückmeldungen vom Markt darauf hindeuten, dass das Produkt oder Teil nach der Markteinführung noch überarbeitet werden muss, können Sie mit dem 3D-Druck alle Probleme schnell und ohne Zeit- und Kostenaufwand für eine Umrüstung beheben.

Instandhaltung und Ersatzteile

Und wenn ein Produkt erst einmal auf dem Markt ist, benötigen viele später Ersatzteile zur Verlängerung ihrer Lebensdauer.  Traditionell bedeutete dies, weitere Teile zu produzieren und sie zu lagern.  Mit dem 3D-Druck können Sie einfach die digitale Datei speichern und dann bei Bedarf Ersatzteile herstellen. 

Für viele Unternehmen können die Kosten für die Lagerung solcher Bestände hoch sein, und irgendwann beschließen viele, den Support einzustellen – was zu einer Rufschädigung führen kann.  Mit dem 3D-Druck könnte dieses Problem der Vergangenheit angehören.

Angesichts der zahlreichen neuen Verfahren und Materialien, die in der additiven Fertigung zur Verfügung stehen, ist sie eine gute Wahl für die Produktion von Kleinserien und reaktionsschnellen Produkten.

Die Anlagen für die additive Fertigung werden immer schneller, und Unternehmen wie Protolabs arbeiten an der weiteren Automatisierung, um die Produktion noch schneller zu machen.  Wird damit künftig auch die Massenproduktion möglich sein? Ganz so weit sind wir noch nicht, aber wir haben gelernt, dass man in Bezug auf die additive Fertigung nichts ausschließen sollte.

Obwohl viele die Technologie als den heiligen Gral der Fertigung ansehen, ist sie nicht die Lösung für die gesamte Produktion.  Andere Verfahren wie die CNC-Bearbeitung und das Spritzgussverfahren können den Unternehmen Vorteile bieten, und oft ist es sinnvoll, abhängig von den jeweiligen Anforderungen verschiedene Technologien zu kombinieren.

Bei Protolabs produzieren wir Bauteile mit sechs verschiedenen 3D-Drucktechnologien, CNC-Bearbeitung und Schnellspritzguss.  Lassen Sie uns Ihnen helfen, die richtige Wahl für Ihr nächstes Projekt zu treffen – sei es für die Herstellung von Prototypen oder für die Serie.