Experteninterview: John Barnes, Gründer der The Barnes Group Advisors, Warum Bildung der Schlüssel für die Zukunft des industriellen 3D-Drucks ist

Das Erfordernis spezialisierter Fähigkeiten und Fachkenntnisse im Bereich der additiven Fertigung ist für die Übernahme der Technologie in die Industrie von entscheidender Bedeutung. Das Erlernen der Prinzipien des Additiven ist jedoch keine leichte Aufgabe, da es eine steile Lernkurve ist und einen erheblichen Zeitaufwand erfordert. Ein Unternehmen, das dieses Problem angeht ist The Barnes Group Advisors, ein in den USA ansässiges Beratungsunternehmen für additive Fertigung.
 
The Barnes Group Advisors (TBGA) wurde 2017 in Pittsburgh gegründet und unterstützt Unternehmen bei der Strategieentwicklung und Lösung von Problemen im Zusammenhang mit der Industrialisierung der additiven Fertigung. Hierfür bietet das Unternehmen nicht nur Beratungsleistungen sondern auch ein Schulungsprogramm an.
 
In unserem Experteninterview diese Woche informiert uns John Barnes, der Gründer und Geschäftsführer des Unternehmens darüber, warum die Personalschulung der Schlüssel für das Wachstum der Branche ist und was erforderlich ist, um das Beste aus der additiven Fertigung herauszuholen.
 

Können Sie mir etwas über die Barnes Group Advisors und die von Ihnen erbrachten Dienstleistungen erzählen?

 
Wir haben das Unternehmen vor zwei Jahren gegründet, weil wir den Wandel und das Wachstum in der additiven Fertigung beobachten konnten und die Technologie immer stärker industrialisiert wird.
 
Wir bei TBGA verfügen über einen technischen Hintergrund und haben uns aktiv mit der Qualifizierung und Zertifizierung des Ansatzes verschiedener Branchen für die additive Fertigung befasst. In den meisten Fällen haben wir die Übernahme der Technologie erleichtert. Als ich noch bei Arconic war, haben wir die ersten Serienteile aus Titan für den Airbus A350 zugelassen.
 
Wir sind derzeit ein Team von 13 Mitarbeitern, von denen viele leitende Positionen innehatten, einschließlich meiner selbst. Ich war zuvor Vizepräsident bei Arconic. Unsere Leiterin von ADDvisor® Services ist Laura Ely, die früher die Technologie von GKN Aerospace leitete.
 
Mit dieser Expertise sind wir in der Lage, technische Anforderungen in einen strategischen Ansatz umzusetzen. Wir füllen die Lücke zwischen der Erläuterung der additiven Fertigung gegenüber einem CEO oder einem Vize Präsident der Ingenieurabteilung usw., damit diese an Dingen arbeiten können die für ihre Strategie relevant sind.
 
Basierend auf dem Tätigkeitsfeld des Kunden prüfen wir, wo er in die Lieferkette passt, und versuchen dann zu beraten, wie er entweder an der additiven Fertigung teilnehmen oder die additive Fertigung einsetzen kann.
 
Wir haben auch ein Schulungsprogramm entwickelt. Dies beruhte zum Teil auf Anfragen unserer Kunden. Wir mussten mehr über Additive sprechen. Gleichzeitig hatten wir einen Kunden der fragte, ob wir nicht ein Schulungsprogramm zusammenstellen könnten. Sie hatten beschlossen ein großes AM-Unternehmen zu gründen und viele Ingenieure einzustellen.
 
Aber die Ingenieure wussten nicht, wie sie am besten für den Prozess entwerfen sollten und ohne dieses Wissen würde das Unternehmen niemals seine finanziellen Ziele erreichen können. Also haben wir das Trainingsprogramm erstellt.
 
Grundsätzlich verfolgen wir einen anforderungsorientierten Ansatz. Zunächst diskutieren wir mit unserem Kunden, welche Anforderungen an seine Produkte gestellt werden.
 
Sehr oft sind dies sehr ausgereifte Produkte und die Leute die sie ursprünglich entworfen haben, sind nicht mehr da. Wir sind nicht da, um die additive Fertigung zu verkaufen, sondern um dabei zu helfen ein besseres oder erschwinglicheres Teil herzustellen. Und da ist Additiv eine Lösung. Sie müssen jedoch mit einem anforderungsbasierten Ansatz beginnen, der den Rest dann ein wenig vereinfacht.
 

Wie sind Sie zur additiven Fertigung gekommen?

Ich habe zuerst für Honeywell Aircraft Engines gearbeitet, die mit Sandia National Labs und neun anderen Unternehmen ein Projekt unterzeichnet hatten.
 
Einige Wissenschaftler des Labors nahmen sich eine Freistellung von ihrem bestehenden Unternehmen, um ein Unternehmen zu gründen das sich auf eine Technologie stützt, die heute als Technologie zur gerichteten Energiedeposition bekannt ist, und verwendeten Pulver als Ausgangsmaterial. Diese Firma heißt heute Optomec, war erfolgreich und existiert noch heute
 
Ein Teil des Projekts zu sein, war eine fantastische Gelegenheit, und so bekam ich meinen Start.
 
Dann wechselte ich zu Lockheed Martin und leitete das, was wir Manufacturing Exploration & Development für Skunk Works ™ nennen. Zu diesem Zeitpunkt waren wir in jeder Form der additiven Fertigung sehr aktiv.
 
Für die Verteidigung und Luft- und Raumfahrt hat Additiv das Potenzial viele Fragen zu beantworten. Wir haben uns also aktiv mit Polymersystemen, Blechkaschiersystemen, gerichteten Energiesystemen und Pulverbettsystemen befasst und uns intensiv mit Metallpulvern befasst.
 
Dann hatte ich das Glück, einen Auftrag bei der australischen National Science Agency CSIRO anzunehmen. Ich war Direktor des Programms für Hochleistungsmetalle. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Thema Additiv erneut angesprochen, da die Agency- wie viele nationale Labors – eine Präsenz in der Additiven Fertigung haben wollte.
 
In Australien ist Additiv eine brillante Technologie, da es viele Herstellungsprobleme löst. Das Land verfügt nicht gerade über eine massive Produktionskapazität und Additiv ist ein Weg um kleinere, effiziente Produktionsmengen zu erreichen.
 
Wir richten Labor 22 ein; Es handelt sich um eine Innovationseinrichtung mit verschiedenen Arten von additiven Technologien. Mit diesem Labor legen wir einen Weg fest über den Unternehmen Zugang zu den Maschinen erhalten und versuchen können ihre Produkte zu entwickeln.
 
Wir haben diesbezüglich umfangreiche Nachforschungen angestellt. Die kleine bis mittlere Unternehmenslandschaft in Australien ist groß und die haben einfach nicht das Geld eines, um ein Risiko einzugehen und einen Automaten zu kaufen und eine Million Dollar dafür auszugeben, wie ein größeres Unternehmen es tun könnte. Somit verschafften wir dieser Industrie Zugang zu der neuen Technologie.
 
Als ich 2015 in die USA zurückkehrte, arbeitete ich für eine Firma namens RTI International Metals, die später von Alcoa aufgekauft wurde, und dann zu Arconic umbenannt wurde. Der CEO hatte erkannt, dass die Titanproduktion nicht mit der von den Aktionären gewünschten Geschwindigkeit wachsen würde.
 
Aus diesem Grund begannen sie in nachgelagerte Fertigungskapazitäten wie Umformen, Präzisionsbearbeitung und eine additive Fertigungsanlage in Texas zu investieren. Meine Fähigkeiten, die Titanpulver und additive Fertigung umfassten, waren hier ziemlich wertvoll.
 
Also habe ich die F & E-Seite für das Segment Advanced Manufacturing übernommen. Wie bereits erwähnt, haben wir letztendlich ein Projekt von Airbus gewonnen und mussten dann Teile für den Airbus A350 qualifizieren.
 

Es ist ein hartes umworbenes Geschäft, Flugzeugteile herzustellen. Es ist auch sehr schwierig von einer Anlage, an der in der Vergangenheit Prototypen gefertigt wurden in eine Fertigungsumgebung überzugehen. Es ist eine Sache, wenn Sie ein Teil, eine Form, einmal herstellen, aber wenn Sie fertigen, fertigen Sie ein Teil, eine Form 1000 Fach. Es gibt also viel mehr Papierkram und viel mehr Anforderungen spezielle Prozesse zu qualifizieren.

Sie haben das Potenzial von AM speziell für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung angesprochen. Wie sehen Sie den aktuellen Stand der additiven Fertigung in diesen Branchen und was sind die zentralen Herausforderungen?

Additive Fertigung ist eine störende Technologie, und sowohl der Segen als auch der Fluch dieser störenden Technologien ist, dass sie nichts für die Sanftmütigen sind. Sie müssen sich verpflichten, sonst werden Sie nicht den Wert daraus ziehen.
 
Dazu gehört auch die Komponente der Personalentwicklung. Wenn Sie nicht wissen, wie Sie für den Prozess entwerfen sollen, werden Sie Ihre Geschäftsidee niemals durchsetzen. Die Entwicklung von Additiven ist für die meisten Ingenieure, die klassisch ausgebildet sind, um Metall aus einem Block zu entfernen, nicht intuitiv. Also muss man die Dinge umdrehen.
 
Es ist sehr schwierig, eine risikoaverse Branche wie die Luft- und Raumfahrt, die Verteidigung oder die Medizin an die Hand zu nehmen und sie dazu zu bringen etwas Störendes anzunehmen.
 
Die gute Nachricht ist jedoch, dass sie dazu bereit sind. Die Medizin-, Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie hat Additive schon sehr früh eingeführt. Wir werden diesen Fortschritt weiterhin beobachten.
 

Wenn ich es auf eine andere Ebene gehe, ist dieses Belegschaftselement im Moment wirklich kritisch. Es gibt nicht genug Ingenieure, Manager und Führungskräfte, die die Technologie wirklich gut genug verstehen, um sie umzusetzen und eine Strategie zu entwickeln, um das zu bekommen, was sie brauchen.

Dies ist kein neues Phänomen. Dies gilt auch für traditionelle Technologien. Wenn Sie beispielsweise umrüsten müssen, müssen Sie sich in hohem Maße für das Umrüsten engagieren. Und das wirkt sich auf alle Ebenen des Unternehmens aus.
 

Warum ist es so wichtig zu wissen, wie man für die additive Fertigung konstruiert?

Wenn Sie nicht wissen wie Sie für Additive entwickeln sollen, können Sie den Kosten- / Leistungsvorteil von Additiven nicht nutzen.
 
In der Regel wird eine neue Technologie nur dann eingesetzt wenn eine Kostenreduzierung oder ein Nutzen damit verbunden ist. Eine neue Technologie muss also alles tun, was die vorhandene Technologie getan hat, aber sie muss es besser, schneller und billiger machen. Wenn das nicht der Fall ist, hat es keinen Sinn, das Projekt durchzuführen.
 
Wir arbeiten mit der Analogie, dass Gewicht Geld ist. Und in der Welt der Additive ist Gewicht gleich Zeit und Zeit ist immer gleich Geld. Je mehr Material Sie haben, desto länger dauert der Druck und desto mehr wird es kosten.
 
Dies ist ein schwieriges Konzept.
 

Sie können den Preis der Maschine nicht kontrollieren und Sie können den Preis der Materialien nicht kontrollieren. Aber was Sie steuern können ist Ihr Design. Ihr Design bestimmt wie lange Ihre Maschinen noch laufen und welche Nachbearbeitungen anschließend durchgeführt werden. Und wenn Sie das nicht richtig machen werden Sie die Kostenziele nie erreichen werden.

 
In unserer Schulung beschäftigen wir uns nicht nur mit Additiven, sondern auch mit den Kostenfaktoren in der additiven Fertigung, da Ingenieure wissen müssen wie sich die Kosten mit einem additiven Teil erhöhen können.
 

Was kann oder wird getan, um diese Kompetenzlücke innerhalb von AM zu schließen?

Die gute Nachricht ist, dass es jedes Jahr mehr Ressourcen gibt. Inzwischen gibt es sogar Online-Ressourcen.
 
Beispielsweise hat mein Unternehmen in Zusammenarbeit mit der Purdue University ein Online-Zertifikat für AM-Interessierte erstellt. Es gibt sowohl einen Ingenieur / Manager Kurs als auch einen Executive Kurs. Sie müssen keine großen Vorkenntnisse mitbringen, Sie müssen kein Ingenieurstudium absolvieren, um den Kurs zu bestehen. Und er ist online verfügbar.
 
MIT hat ebenfalls einen Online-Kurs entwickelt und ich denke wir sehen AM in ähnlicher Weise, das schafft Wahlmöglichkeiten für die Schüler. Mit Purdue haben wir den Kurs mit Blick auf Menschen konzipiert, die berufstätig sind und nicht viel Zeit haben.
 
Es gibt also hochqualitative Online-Inhalte, mit deren Hilfe Menschen ohne Hintergrund Informationen erhalten, die sie auf ein mittleres Niveau stellen.
 
Das Bildungswesen hat sich geändert. Der Zugriff auf qualitativ hochwertige Informationen und Bildung in sehr abgelegenen Gebieten ist jetzt über das Internet möglich. Was ich daran mag, ist, dass der Zugang zum Internet nicht auf einen bestimmten sozioökonomischen Hintergrund oder ein bestimmtes Geschlecht ausgerichtet ist.
 
Eines der Dinge, die ich an Additiven wirklich mag, ist, dass es viele junge Leute in die Produktion gebracht hat, weil sie Additive Manufacturing nicht direkt als Produktion ansehen. Sie sehen es als einfach cool.
 
Wir versuchen das zu fördern, denn je mehr Köpfe engagieren können, desto besser wird es.
 

Die Branche verlagert sich stetig in Richtung Endteilfertigung. Was denken Sie darüber? Was müssen wir noch tun um an diesen Punkt zu gelangen?

Ich denke wir sind nah dran. Wir sehen weniger Schlagzeilen wie “Diese Gruppe hat den ersten 3D-gedruckten Schraubendrehergriff für Linkshänder hergestellt” und mehr Schlagzeilen wie “Dieses Unternehmen hat die additive Fertigung für dieses Auto oder diesen Zug übernommen.“
 
Diese Verschiebung hat eine Menge harter Arbeit bedeutet die nicht so viel über Spaß macht wenn Sie sich mit Spezifikationen, Arbeitsanweisungen und insbesondere mit Lieferketteninitiativen befassen müssen die damit einhergehen sollen.
 
Auch viele Tier 1 und Tier 2 Zulieferer und sogar relativ kleine Bearbeitungshäuser engagieren sich jetzt. Sie kommen zu uns und fragen: “Ist es jetzt an der Zeit dass wir uns beteiligen? Wo stehen wir? Was sollen wir machen?”
 
Wir haben einen Standardprozess, den wir die „Vier Linsen“ nennen: Maschinen, Materialien, den digitalen Raum der Ihr Produkt umfasst und alle Daten, und schließlich auch die Menschen umfasst.
 
Das verbinden wir mit dem TBGA AM-Reifegradmodell. Wir versuchen die Produktanforderungen und Fähigkeiten, die für die Verwendung von AM erforderlich sind, in Einklang zu bringen. Wir haben eine fünfstufige Matrix, in der Sie sich die Produktanforderungen ansehen können und diese dann mit Fähigkeiten und Fertigkeiten abgleichen müssen bevor Sie diesen Weg beschreiten.
 
Die Stufe Null, das ist die Welt der Prototypen. Sie müssen nicht über viele Kenntnisse, Arbeitsanweisungen oder Spezifikationen der additiven Fertigung verfügen, um diese Produktanforderungen zu erfüllen.
 
Danach beschäftigen Sie sich mit Werkzeugen und Einrichtungsgegenständen, und dort müssen Sie ein bisschen mehr wissen. Aber weil Sie einem Kunden kein Teil liefern, macht es das ein bisschen leichter.
 
Und dann kommen Sie zu dem Bereich Ersatz und Teil Konsolidierung. Ganz oben können Sie dieses Teil nur mit Additiv herstellen. Je weiter Sie aufsteigen, desto besser müssen Sie Ihre Fähigkeiten, Ihr Verständnis und Ihr Training mit Additiven verbessern. Ansonsten wird es eine sehr riskante Angelegenheit.
 
Wir haben die Erfahrung gemacht, dass die meisten Leute auf der Stufe Null und Stufe Eins sehr kompetent sind. Dann ziehen sie in den Bereich um, wo sie versuchen, ein additives Teil gegen das existierende auszutauschen. Und das ist schwierig, weil die Teile für unterschiedliche Prozesse ausgelegt sind. Wenn es nicht für Additive entwickelt wurde, ist es sehr schwierig, ein Geschäftsmodell dafür zu erstellen.
 
Ein solcher Schritt ist mit einem zusätzlichen Risiko verbunden da Sie jetzt Ihre Lieferkette in Ihrem Herstellungsprozess stören. Und gerade dort sehen wir wie viele Leute stecken bleiben. Sie versuchen herauszufinden wann sie den Schritt von einem Teil der Ebene 2 zu einem Teil der Ebene 3 schaffen können, wo die geschäftliche Seite dann einfacher wird.
 

Gibt es irgendwelche Entwicklungen bei Additiven auf die Sie gespannt sind?

Generell sehen wir, dass die Wissenschaft jetzt zu dieser Welt aufholt. Wir haben jetzt ein besseres Verständnis dafür welche Prozesse funktionieren und die Maschinen werden viel schneller. Das ist also alles sehr positiv.
 

Als Materialingenieur sehe ich das enorme Potenzial für Materialien in diesem Bereich, sowohl in Polymeren als auch in Metallen. Das Potenzial ist groß, weil Sie jetzt nicht verpflichtet sind, große Mengen an Material für die Herstellung von etwas haben zu müssen. Ich denke die Menschen die davon am meisten profitieren werden sind Konstrukteure und Materialingenieure. Ich denke auch dass dies jetzt ihre Zeit ist um zu glänzen.

 
Die additive Fertigung hat sich in jeder Hinsicht erheblich verbessert und es werden offenbar weitere Lösungen entwickelt, um einige der noch bestehenden Lücken zu schließen. Es ist alles Teil des Industrialisierungspfades. Mit Additiv verbessert sich alles und das finde ich spannend.
 
Die Mitarbeiter steigen in die Nachbearbeitung ein und entwickeln Modifikationen an vorhandenen Geräten, die sie für andere Branchen verwendet haben.
 
Die Softwareseite kommt auch mit neuen Designtools und MES / Workflow-Softwaresystemen sehr gut voran.
 
Eine weitere spannende Sache ist die zweite Generation der Photopolymerisationstechnologien. Wir haben es mit ziemlich vielen Startups zu tun und jeder hat eine neue Idee, eine neue Wendung, eine neue Art, über den Prozess nachzudenken.
 

Sie haben kurz MES- oder Workflow-Softwaresysteme erwähnt. Was halten Sie von der Bedeutung von MES- und Workflow-Software und wie kann sie zur Industrialisierung von AM beitragen?

Alles was uns dabei helfen kann den AM-Prozess, das Risiko und das Arbeitsinventar zu verbessern, hilft auf der Seite des Geschäfts.
 
Luft- und Raumfahrt und Medizin haben sehr gute Qualitäts- und Sicherheitsvorschriften. Sie sind nicht bereit diese für eine neue Technologie in Gefahr zu bringen, und ich denke, hier kommen die Systeme ins Spiel.
 
Mit MES-Systemen sehe ich auch große Möglichkeiten geistiges Eigentum besser zu schützen und verschiedene Prozesse zu monetarisieren.
 
Ich denke dass mit einigen der neuen Tools, die es auf dem Markt gibt, gibt es bessere Möglichkeiten zu verfolgen, wohin die 3D-Druckdateien gehen und um sicherstellen zu können dass sie die richtigen sind. Gängige Qualitätssicherungsprobleme werden durch solchen Verwaltungssoftwaretools besser werden.
 
Mehr über die The Barnes Group Advisors finden Sie hier: https://www.thebarnes.group/