5 Tipps, wie Ihr Unternehmen mit Additiver Fertigung erfolgreich sein kann
31 Mai 2021
Haben Sie die additive Fertigung für die Produktion bereits eingeführt oder wollen Sie dies bald tun? Wir geben Ihnen 5 Tipps, die Ihnen zum Erfolg verhelfen.
Additive Fertigung hat sich zu einer wichtigen Fertigungsmethode für die Produktion entwickelt. Laut einer aktuellen Umfrage von Jabil nutzen über 55 % der Unternehmen 3D Drucktechnologien zur Herstellung von mindestens 25 % ihrer Funktions- oder Endverbrauchsteile.
Aber wie können Sie das Beste aus der Technologie herausholen und sicherstellen, dass Ihre additive Fertigung skalieren kann?
Bevor wir uns damit beschäftigen, was Unternehmen die AM einsetzen auf ihrem Weg zur additiven Fertigung beachten sollten, wollen wir zunächst untersuchen, was AM für die Produktion überhaupt so attraktiv macht.
Warum der industrielle 3D Druck?
Das branchenübergreifende Wachstum der 3D Drucktechnologien zeigt, dass Unternehmen, sowohl kleine als auch große, in vielfältiger Weise vom 3D Druck profitieren können.
Fertigung On-demand
Für Unternehmen, die eine agilere Fertigung anstreben, bietet die additive Fertigung eine kostengünstige Lösung für die Produktion On-Demand. Die Technologie kann auf Nachfrage zur Herstellung von Werkzeugen und Ersatzteilen verwendet werden, wodurch die Notwendigkeit, einen überschüssigen Lagerbestand zu halten, reduziert wird.
Lesen Sie hier zu auch : Warum sollten sich Unternehmen für die dezentralisierte additive Fertigung entscheiden?
Design Innovation
Für Unternehmen, die neue Designansätze erforschen, erweitert der 3D Druck zudem die Designmöglichkeiten. Komplexe Geometrien, wie z. B. Gitterstrukturen, können in 3D gedruckt werden, um Komponenten zu schaffen, die mit anderen Technologien nicht herstellbar sind.
Massenanpassung
Darüber hinaus macht der 3D Druck die Massenanpassung möglich. Bei der traditionellen Fertigung, bei der die Massenproduktion in hohen Stückzahlen Standard ist, sind die Kosten für die Herstellung kundenspezifischer Produkte in kleinen Chargen unerschwinglich. Der 3D Druck ermöglicht es Herstellern, hohe Werkzeugkosten zu umgehen und dadurch kundenspezifische Teile schneller und kostengünstiger zu produzieren.
Viele Betrieb zögern noch
Trotz der Vorteile zögern viele Unternehmen noch, die additive Fertigung zu nutzen. Dies gilt insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen, bei denen die Ressourcen begrenzt und die Aussicht auf Investitionen entmutigend sein kann.
Glücklicherweise muss der Einstieg in die additive Fertigung nicht gleich große Investitionen in die Technologie oder eine Neuerfindung Ihrer aktuellen Geschäftsmodelle bedeuten. Eine erfolgreiche AM-Reise beginnt mit der Untersuchung der AM-Fähigkeiten und der schrittweisen Einbindung der Technologie in die bestehenden Prozesse.
Im Folgenden geben wir 5 umsetzbare Tipps, die Ihnen dabei helfen werden, die Reise erfolgreich zu meistern und sicherzustellen, dass Ihr AM Betrieb skalierbar ist.
Die additive Fertigung: 5 Wege zum Erfolg
#1 Entwickeln Sie ihr AM-Know-how an mehreren Fronten
Angesichts all der Herausforderungen, denen sich Unternehmen bei der Implementierung von AM gegenübersehen, ist es sinnvoll, die Einführung von AM an mehreren Fronten zu betrachten.
Laut Steven Taylor von 3DGBIRE, einem Anbieter von AM Dienstleistungen und -Schulungen, benötigen Unternehmen eine Reihe von Fähigkeiten für den erfolgreichen Einsatz des industriellen 3D Drucks, darunter:
- Wissen über die AM Technologien
- Computer Aided Design Fähigkeiten (CAD)
- Design for Additive Manufacturing (DfAM)
- Materialwissen
- Nachbearbeitung
- Reverse Engineering
- Softskills
Die Konzentration auf nur einen Bereich, z. B. Maschinen, reicht wahrscheinlich nicht aus, um Sie mit AM ans Ziel zu bringen.
In ähnlicher Weise betont John Barnes von The Global Barnes Advisors, einem Beratungsunternehmen für AM-Engineering, wie wichtig es ist, die Einführung von AM von mehreren Seiten zu betrachten: “Bei TBGA verwenden wir einen 4-Seiten Ansatz, um einen Plan zur Einführung von AM zu erstellen, der Maschinen, Materialien, Digitales und Menschen umfasst. Mit diesem umfassenden Ansatz können wir sicherstellen, dass nichts ausgelassen wird, wie z. B. der digitale Workflow sowie die Notwendigkeit, die Mitarbeiter weiterzubilden und zu schulen.”
Bevor man sich jedoch mit Schulungen und einem digitalen Workflow befasst, sollten sich Unternehmen darüber im Klaren sein, was genau sie mittels AM produzieren wollen, was uns zum nächsten Punkt bringt: zu verstehen, wo der Wechsel zur additiven Fertigung Sinn macht.
#2 Identifizieren Sie die Anwendungen, die von AM profitieren können
Haben Sie alte Teile, die von einem Re-Design profitieren könnten? Oder lagern Sie derzeit noch Teile mit geringer Nachfrage ein, die stattdessen On-demand produziert werden könnten? Dies sind nur zwei Gründe, warum Sie AM anstelle von traditionellen Produktionsmethoden in Betracht ziehen sollten.
BRC Automotive hat genau das getan. In Zusammenarbeit mit dem AM-Spezialisten 3T RPD nutzte das Design Automobilunternehmen die additive Fertigung, um einen kundenspezifischen Ansaugkrümmer für seinen VW VR6 12v Motor zu produzieren.
Diese und andere seltener gefragten oder komplexe Teile würden normalerweise spritzgegossen oder gegossen werden, was hohe Kosten verursachen würde. Außerdem konnten die Konstrukteure mittels AM Konstruktionsmerkmale einbeziehen, die mit anderen Fertigungsmethoden nicht möglich sind.
Wie diese Fallstudie zeigt, ist die Untersuchung Ihres Produktportfolios ein wichtiger Schritt bei der Bestimmung der potenziellen Einsatzmöglichkeiten der Technologie in Ihrem Unternehmen.
Natürlich profitieren nicht alle Teile von der additiven Fertigung – deshalb ist die Identifizierung potenzieller Anwendungen entscheidend. Wenn Ihr Design unerschwinglich teuer oder anderweitig zu komplex für die Herstellung ist, könnte AM die richtige Wahl sein. Wenn hingegen hohe Stückzahlen benötigt werden, ist es wahrscheinlich am besten, das Spritzgießen in Betracht zu ziehen.
Aber wie kann man den Prozess der Identifizierung von Produkten, die sich für AM eignen, am besten mit dem Prozess der Entwicklung anderer wesentlicher AM-Fähigkeiten kombinieren?
An dieser Stelle kommt das Kompetenzzentrum ins Spiel.
#3 Schaffen Sie ihr eigenes Kompetenzzentrum
Die Einrichtung eines Kompetenzzentrums (Center of Excellence, CoE) ist eine gute Möglichkeit, die Einführung und Integration der additiven Fertigung in Ihrem Unternehmen zu steuern.
Ein CoE kann als ein Team oder eine Einrichtung definiert werden, die eingerichtet wurde, um die Geschäftsziele zu unterstützen und die Expertise Ihres Unternehmens in einem bestimmten Bereich – in diesem Fall Additive Fertigung – voranzutreiben. Ihr CoE wird der Schlüssel sein, die besten Anwendungsfälle und Praktiken zu finden – und diese in Ihrem Unternehmen zu verbreiten.
Der Aufbau eines solchen Teams erfordert die Mitwirkung der wichtigsten Interessengruppen, einschließlich der Produktionsmitarbeiter und Ingenieure. Natürlich ist dies nicht ohne Herausforderungen, nicht zuletzt, weil sich AM erheblich von herkömmlichen Fertigungstechniken unterscheidet. Es bedeutet, dass konventionelle Ansätze für Design, Produktion und Lieferkettenmanagement überdacht werden müssen.
Das bedeutet, dass Ihr CoE sich auch darauf konzentrieren sollte, eine neue organisatorische Denkweise zu fördern, die dazu beiträgt, die neuen Fertigungs- und Geschäftsmodelle, die AM bietet, anzunehmen.
Swagelok ist ein Unternehmen, das die Bedeutung eines kulturellen Wandels zusätzlich zu den Prozessänderungen für die erfolgreiche Integration von AM erkannt hat. Das US-Unternehmen stellt großvolumige Komponenten für Gas- und Flüssigkeitssysteme her und verfügt über umfangreiche Fähigkeiten in subtraktiven Fertigungsmethoden.
Das Unternehmen hat jedoch die Bereiche identifiziert, in denen die additive Fertigung eingesetzt werden kann, um die Grenzen der traditionellen Methoden zu überwinden, zum Beispiel bei der Produktion seines dampfbeheizten Kugelhahns. In einer von kleinen und mittelständischen Unternehmen abgehaltenen Konferenz, konzentrierte sich Swageloks Präsentation auf die Bedeutung der Veränderung der Unternehmenskultur und sein Engagement für die Schaffung einer “facettenreichen additiven Fertigungsstrategie”.
Die Entwicklung und Schulung Ihrer Belegschaft wird ein weiterer Teil Ihres Kompetenzzentrums bilden. Da die überwiegende Mehrheit der Hersteller fehlende Kenntnisse als Haupthindernis für die Einführung von AM angibt, wird die Entwicklung eines internen Talentpools immer wichtiger.
“Wir neigen dazu zu vergessen, dass Menschen die wichtigste Ressource in der additiven Fertigung sind, nicht die Ausrüstung. Oft ist die Ausbildung eine wichtige Komponente, um in AM erfolgreich zu sein.”
John Barnes
Und die Entwicklung eines Kompetenzzentrums ist nicht nur auf große Unternehmen beschränkt. Auch kleine und mittlere Unternehmen können von diesem Ansatz profitieren, insbesondere bei der Umsetzung einer AM Strategie. Die Nutzung von Bildungsprogrammen kann zum Beispiel ein guter Ausgangspunkt sein.
So haben z.B. die Purdue University und The Barnes Global Advisors (TBGA) zwei Zertifikatsprogramme für AM entwickelt, die den Teilnehmern grundlegende Kenntnisse über die Fähigkeiten der additive Fertigung vermitteln sollen.
Trotz der Herausforderungen erhöht die Einrichtung eines CoE die Chancen auf eine erfolgreiche Verbesserung Ihres Wissens und Ihrer Expertise im Bereich AM, bei gleichzeitiger Entwicklung von Best Practices für den Einsatz der Technologie, erheblich.
Abb. unten: Welche Faktoren haben ihrer Meinung nach dem größeren Einfluß ob sie sich bei Projekten für die additive Fertigung oder für herkömmliche Fertigungsmethoden entscheiden:
71 % der Hersteller geben “mangelndes Wissen über die Nutzung des 3D Drucks” als Hauptgrund der Nichtanwendung an [Quelle: Jabil, ‘A Survey of 3D Printing Stakeholders in Manufacturing’]
#4 Partnerschaften mit Universitäten und Forschungsinstituten
Der Aufbau von Kooperationsbeziehungen mit Universitäten und Forschungseinrichtungen ist eine weitere Möglichkeit, die Einführung von AM in Ihrer Organisation zu fördern.
Die Vorteile einer solchen Partnerschaft liegen auf beiden Seiten. Auf der einen Seite können Unternehmen einen besseren Zugang zu Spitzenforschung und wissenschaftlichen Talenten erhalten. Auf der anderen Seite können Universitäten auf die finanzielle Unterstützung und Partner in der Forschung zugreifen.
Ein Beispiel ist Proto Precision Manufacturing Solutions, ein US-amerikanisches Unternehmen, das sich auf die Metallfertigung spezialisiert hat. Als das Unternehmen die Fortschritte 3D Drucktechnologie mit Metallen sah, beschloss es, deren Potenzial zu nutzen.
Für ein relativ kleines Unternehmen wie Proto Precision war der Kauf eines Metall 3D Druckers jedoch keine praktikable Option.
Aus diesem Grund unterzeichnete das Unternehmen 2018 eine Partnerschaft mit dem Center for Design and Manufacturing Excellence (CDME) der Ohio State University. Ziel der Partnerschaft ist es, Proto Precision bei der Entwicklung seiner 3D Druckfähigkeiten mit Metall zu unterstützen.
CDME beherbergt eine Reihe von 3D Drucktechnologien für Metalle innerhalb eines Universitätslabors, vom Binder-Jetting bis zur Pulverbettfusion. Mit diesem Zugang zu Highend 3D Druckern und dem Fachwissen von CDME im Bereich AM konnte Proto Precision die Metall 3D Drucktechnologie schnell in seinen Betrieb integrieren, um die Anforderungen seines wachsenden Kundenstamms zu erfüllen.
Dies ist nur ein Beispiel dafür, wie die kombinierte Kraft von Industrie und Wissenschaft Innovationen beschleunigen kann.
Darüber hinaus können sich Unternehmen, die AM in die Produktion einführen wollen, aber nicht über die notwendigen Fähigkeiten verfügen, an Universitäten wenden, um Arbeitseinsätze zu entwickeln.
Angesichts der bestehenden AM Wissenslücken ist der Aufbau stärkerer Beziehungen zu Universitäten – insbesondere zu solchen, die Ausbildungsprogramme oder Schulungen für AM anbieten, ein vorteilhaftes Modell, das große Ergebnisse bringen kann.
#5 Fokus auf Wiederholbarkeit und Minimierung der Prozesskomplexität
Wenn Sie beginnen, AM Produktionskapazitäten im eigenen Haus zu entwickeln, ist ein weiterer entscheidender Punkt das Erreichen der Wiederholbarkeit.
Reproduzierbare Qualität ist auch bei AM nicht einfach zu erreichen.
Die meisten AM-Technologien erfordern ein umfassendes Build-Setup, um sicherzustellen, dass das Teil den Druckprozess durchläuft und nachbearbeitet werden kann. Wie die meisten AM-Anwender wissen werden, ist dies manchmal leichter gesagt als getan, da es nicht ungewöhnlich ist, dass es von Teil zu Teil und von Maschine zu Maschine Abweichungen und Inkonsistenzen gibt.
Eine Lösung ist, so viele Daten wie möglich zu sammeln, die einen Einblick in den 3D Druckprozess geben, und diese Daten dann zur Optimierung des Prozesses zu nutzen.
Die Einrichtung eines geschlossenen Regelkreises gilt als der effizienteste Weg zur Erhöhung der Wiederholgenauigkeit bei der additiven Fertigung.
Ein Regelkreis umfasst drei Schritte: erstens die Planung des Aufbaus durch Simulation, zweitens die Maschinen- und Prozessüberwachung und schließlich die Verwendung der gesammelten Daten zur Analyse des Druckprozesses und zur Anpassung des Systems, um Fehler beim Aufbau zu vermeiden und die Reproduzierbarkeit sicherzustellen.
Der Aufbau eines solchen Systems erfordert ein hohes Maß an Konnektivität zwischen den einzelnen Maschinen und die Fähigkeit, diese Prozesse zu koordinieren.
An dieser Stelle müssen Sie anfangen, die digitale Seite in Betracht zu ziehen. Die Installation eines digitalen Systems, das die effiziente Erfassung und Verarbeitung von Daten unterstützt und Transparenz und Verantwortlichkeit fördert, ist die beste Voraussetzung für den 3D Druck mit zuverlässigen, konsistenten Ergebnissen.
Production Bowman Additive hat sich beispielsweise auf die Herstellung von Lagern mittels AM spezialisiert. Da der AM-Spezialist täglich mehrere Projekte abwickelt, wäre es mit Tools wie Excel eine Herausforderung, den Überblick über die Teile und Produktionsanforderungen in der Anfrage-, Produktions- und Nachbearbeitungsphase zu behalten.
Der Einsatz einer spezialisierten AM-Software hat es dem Unternehmen ermöglicht, 3D Druckauftragsdaten zu sammeln, Teile durch die Produktion und Nachbearbeitung zu verfolgen und alle Schritte digital zu koordinieren. Als Ergebnis hat Bowman AP die Daten zentralisiert und einen rationalisierten Prozess etabliert, der die Wiederholbarkeit untermauert.
Die Quintessenz ist also, dass Sie sich schon früh Gedanken darüber machen sollten, wie Sie Ihre AM Produktion steuern wollen. Ohne spezielle Lösungen, die für AM entwickelt wurden, wie z. B. additive MES und Maschinenintegration, laufen Sie Gefahr, die Prozesskomplexität zu erhöhen. Dies wird das Erreichen einer hohen Wiederholgenauigkeit zu einer Herausforderung machen und die allgemeine Skalierbarkeit beeinträchtigen.
Groß denken, klein anfangen, schnell skalieren
Die Einführung einer neuen Technologie kann entmutigend sein und ist nicht immer ohne Risiko. Die langfristigen Vorteile der additiven Fertigung überwiegen jedoch bei weitem den anfänglichen Zeit- und Investitionsaufwand.
Brian Alexander von Solvay, dem führenden Anbieter von leistungsstarken AM Materialien, fasst zusammen: “Realistisch gesehen, wenn Sie AM als praktikablen Produktionsprozess nutzen wollen, müssen Sie Material, Drucker, Prozesse und Design kombinieren, um erfolgreich zu sein, andernfalls wird die Leistung, Qualität und Konsistenz Ihrer Teile weit unter dem der traditionellen Fertigung liegen.”
Finden Sie also die Bereiche, in denen AM Ihrem Unternehmen einen Mehrwert bietet. Erforschen Sie die verfügbaren Technologien und priorisieren Sie diejenigen, die für Ihre Bedürfnisse am besten geeignet sind. Nutzen Sie die Schulungs- und Ausbildungsmöglichkeiten, die von Forschungseinrichtungen und Beratungsunternehmen angeboten werden.
Beginnen Sie schließlich, eine Strategie für die Umsetzung zu entwickeln – mit Ihrem Kompetenzzentrum als Mittelpunkt.
All diese Schritte werden Ihnen helfen, allmählich eigene Expertisen für den Einsatz fortschrittlicher additiver Fertigung aufzubauen.
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