Der 3D-Druck ist ein weitreichendes Thema, das zahlreiche Technologien und eine große Vielfalt an 3D-Druckern für unzählige Anwendungsbereiche umfasst. Wenn Sie sich noch nicht mit dem 3D-Druck auskennen, ist es verständlich, dass Sie sich fragen, wo Sie anfangen sollen oder ob diese Technologie für Sie geeignet ist. Um Ihnen den Einstieg zu erleichtern, haben wir diese Liste zusammengestellt, die Ihnen unserer Meinung nach eine solide Grundlage bietet, auf der Sie Ihr Wissen ausbauen und fundiertere Entscheidungen treffen können.
Der 3D-Druck, auch als additive Fertigung bekannt, ist das genaue Gegenteil der herkömmlichen Art der Objektherstellung. Anstatt Material zu bearbeiten oder „abzutragen“, um ein Objekt zu formen – ähnlich wie ein Bildhauer Ton wegschneidet –, fügt der 3D-Druck Schicht für Schicht Material hinzu, um ein Objekt aufzubauen, jedoch nur dort, wo es benötigt wird. Produktdesigner und Ingenieure laden eine digitale (3D-CAD-)Datei auf einen 3D-Drucker hoch, der dann ein festes 3D-Objekt druckt.
Thermoplaste sind die am häufigsten verwendeten Materialien, aber die Technologie umfasst auch Photopolymere, Epoxidharze, Metalle und mehr. Modernste Bio-Tinten, die eine Mischung aus menschlichen Zellen und Gelatine verwenden, werden ebenfalls genutzt, um komplexe Gewebemodelle im 3D-Druck herzustellen. Sogar essbare Materialien wie Schokolade werden in 3D-Druckern verwendet.
Der 3D-Druck bietet eine Reihe von geschäftlichen Vorteilen, die überzeugende Gründe für seine Einführung liefern. Diese Vorteile lassen sich anhand von sechs Hauptfaktoren charakterisieren:
• Gestaltungsfreiheit – Teile können für den jeweiligen Verwendungszweck optimiert werden, anstatt durch die Einschränkungen herkömmlicher Fertigungsverfahren begrenzt zu sein•
Integrierte Funktionalität – Der 3D-Druck ermöglicht die Einbindung zusätzlicher Funktionen in ein Bauteil oder eine Baugruppe, wodurch Fertigungsschritte entfallen, die Zykluszeit verkürzt und die Kosten
gesenkt werden• Optimierte Lieferketten – On-Demand-Fähigkeiten und die Produktion am Einsatzort umgehen herkömmliche Lieferketten, beschleunigen die Lieferung und senken die
Lagerkosten• Personalisierung – Da die Skaleneffekte wegfallen, kann Personalisierung den Massenmarkt erreichen und ermöglicht eine stärkere
Marktdifferenzierung• Kosteneffiziente Fertigung – Da keine Werkzeuge benötigt werden, entfällt einer der größten Fertigungskostenfaktoren, wodurch auch die Produktion kleinerer Stückzahlen kosteneffizient
wird• Nachhaltigkeit über den gesamten Lebenszyklus – Gestaltungsfreiheit und Produktion am Einsatzort ermöglichen leichtere, optimierte Bauteile, die Kraftstoff sparen und die Umweltbelastung verringern.
Mit anderen Worten: Der 3D-Druck eröffnet neue Möglichkeiten. Sie können Produktionszyklen um Tage verkürzen, die Endmontage vereinfachen, Strukturen aus Leichtbau mit hoher Festigkeit herstellen, hyperrealistische Prototypen erstellen und wettbewerbsfähiger sein.
Der 3D-Druck ist ein unverzichtbares Werkzeug zur Beschleunigung des Prototyping-Prozesses. Seine Anwendungsmöglichkeiten reichen jedoch weit über das Prototyping hinaus und erstrecken sich auf andere Bereiche des Produktlebenszyklus.
• Fertigung – Gestaltungsfreiheit und wirtschaftlich tragfähige Produktion in kleinen bis mittleren Stückzahlen eröffnen neue Möglichkeiten für das Produktdesign und die Verbesserung von Betriebsabläufen. In Kombination haben diese beiden Fähigkeiten das Potenzial, jahrzehntealte Lieferketten und Geschäftsmodelle zu transformieren.
• Werkzeugbau – Zu den Vorteilen des 3D-gedruckten Werkzeugbaus gehören On-Demand-Produktion, Individualisierung, Digitalisierung von Konstruktionen und uneingeschränkte Designflexibilität. Dies macht kostspielige Zulieferer überflüssig, verkürzt Vorlaufzeiten, ermöglicht digitale Lagerhaltung und steigert die Produktivität in der Produktion.
• Vertrieb und Einzelhandel – Der 3D-Druck gibt Einzelhändlern die Möglichkeit zur Innovation und ermöglicht die Bereitstellung hochgradig kundenspezifischer On-Demand-Produkte sowie neuer Erlebnisse wie gemeinsam mit den Kunden entwickelte „Co-Design“-Artikel.
• Aftermarket-Versorgung – Unternehmen, die den 3D-Druck für Ersatz- und Austauschteile nutzen, können ihre Ersatzteillager durch 3D-Drucker oder ein Servicebüro für 3D-Druck ersetzen, um Teile just-in-time zu produzieren.
Dies hängt vom Umfang der Implementierung und der spezifischen Art der verwendeten 3D-Drucktechnologie ab. 3D-Drucker decken das gesamte Kostenspektrum ab, von relativ kostengünstigen Geräten, die für eine Büroumgebung geeignet sind, bis hin zu großen, teuren Industrie-Druckern. Innerhalb einer bestimmten Technologiekategorie umfasst der Unterschied zwischen Low-End- und High-End-Systemen oft die Teilegröße, die Vielfalt und Qualität der Materialien sowie die Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Konsistenz der Systeme. Im Vergleich zur herkömmlichen Modellierung von Prototypen oder traditionellen Fertigungsmethoden wie CNC-Bearbeitung oder Spritzguss ist der 3D-Druck in der Regel wesentlich schneller und bei geringeren Stückzahlen deutlich kostengünstiger. Mit zunehmenden Vorteilen und Anwendungsmöglichkeiten lässt sich die Technologie entsprechend skalieren.
Der 3D-Druck beschleunigt den Prozess, indem er den Zeit- und Kostenaufwand für die Prototypenerstellung und die Designoptimierung reduziert. In der Zeit, die für das Gießen oder die maschinelle Bearbeitung benötigt wird, lassen sich viel mehr 3D-gedruckte Prototypen herstellen – und das zu deutlich geringeren Kosten. Hochrealistische Prototypen, die auf Vollfarbdruckern gedruckt werden, sehen aus wie das Endprodukt und ermöglichen so schnellere und bessere Entscheidungen.
Der 3D-Druck ermöglicht es Designern, den Designprozess im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wie der manuellen Modellierung oder der Auslagerung an Modellbauwerkstätten drastisch zu verkürzen.
Halten Sie den Designprozess vollständig firmenintern / in Ihrem eigenen Haus. Mit dem 3D-Druck erhalten Designer die volle Kontrolle über den Designprozess. Die firmeninterne Erstellung von Modellen spart die Zeit, die mit der Auslagerung verbunden ist. Mehr Flexibilität im Zeitplan ermöglicht es Designern, neue Ideen auszuprobieren und häufig zu iterieren, was zu besseren Produkten führt, die sich von der Masse abheben.
Erstellen Sie Prototypen schneller und intelligenter. Outsourcing ist oft zu teuer und zeitaufwändig, um die Iteration detaillierterer Prototypen zu ermöglichen, insbesondere von Modellen, die CMF (Farbe, Material, Oberfläche) beinhalten. Die Geschwindigkeit und der optimierte Arbeitsablauf des 3D-Drucks geben Designern die Freiheit, Dutzende detaillierter Prototypen zu erstellen und gleichzeitig die Zeit bis zum Erreichen des optimalen Designs zu verkürzen.
Erstellen Sie schöne, hochdetaillierte Modelle. Mit dem Vollfarbdruck und dem Multimaterial-3D-Druck können Designer in nur wenigen Stunden Prototypen erstellen, die wie das Original aussehen, sich so anfühlen und sogar so funktionieren. Die Möglichkeit, Farbe, Textur und Ergonomie eines Produkts zu beurteilen, bedeutet besseres Feedback und eine schnellere Freigabe durch die Kunden.
Der 3D-Druck macht die Herstellung und Installation kostspieliger Werkzeuge zur Fertigung von Produkten überflüssig. Durch sein additives Verfahren eignet er sich als schnelle Lösung für die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen, die nicht auf Skaleneffekte, Größenverhältnisse angewiesen ist – ganz im Gegensatz zu Investitionen in Spritzgusswerkzeuge. Dies eröffnet neue Möglichkeiten in Bereichen, in denen die Produktion kleiner Stückzahlen und/oder die bedarfsgerechte Fertigung bisher unwirtschaftlich war. Außerdem unterstützt er die dezentrale Fertigung, bei der Teile problemlos von jedem beliebigen Ort aus gedruckt werden können. So könnte beispielsweise eine Fluggesellschaft ihre eigenen Ersatzteile in einer Wartungsanlage im 3D-Druck herstellen, anstatt sie vom Hersteller liefern zu lassen.
Aus Sicht des Werkzeughauses bietet der 3D-Druck dieselbe Flexibilität, da Montagevorrichtungen, Greifwerkzeuge und andere Fertigungshilfsmittel in viel kürzerer Zeit und zu geringeren Kosten als mit herkömmlichen Werkzeugen hergestellt werden können. Diese Werkzeuge lassen sich leicht ergonomisch an den Anwender anpassen und optimieren, anstatt nur auf ihre Herstellung ausgerichtet zu sein. Durch den Einsatz von robusten Thermoplasten anstelle von Metall sind sie leichter und benutzerfreundlich, was die Arbeitseffizienz steigert und die Zykluszeiten verkürzt.
Der 3D-Druck ist kein vollständiger Ersatz für bestehende Fertigungsmethoden wie Gießen und Zerspanung. Sein Vorteil liegt darin, diese anderen Technologien dort zu ergänzen, wo sie nicht mithalten können. So ermöglicht beispielsweise der additive Charakter des 3D-Drucks die Herstellung von Strukturen, die mit Zerspanung oder Gießen nicht realisierbar sind. Außerdem macht er die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen wirtschaftlich rentabel, da keine Investitionen im Bereich des Werkzeugbaus erforderlich sind. Ebenso lässt sich die Produktion viel schneller aufnehmen, weshalb GM auf den 3D-Druck zurückgriff, um seine Produktlinie während der Pandemie auf die Herstellung von Beatmungsgeräten umzustellen. Kurz gesagt: Der 3D-Druck ist ein weiteres Werkzeug im Werkzeugkasten, das jedoch bei strategischem Einsatz entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Fertigungsverfahren bietet.
Es gibt fünf Merkmale, die für den 3D-Druck von Endbauteilen sprechen:
• Komplexität – Teile, die sich nur schwer oder gar nicht zerspanen oder gießen lassen
• Hohe Anfangsinvestition – hohe Anfangskosten für die Herstellung von
Spritzgusswerkzeugen • Neukonstruktion – neues Produktdesign, das Änderungen unterliegen
kann • Individualisierung – Einzelteile für kundenspezifische Anwendungen
• Klein- bis Mittelserienfertigung – wirtschaftliche Produktion von einigen hundert bis zu mehreren tausend Teilen
Sich mit der Technologie vertraut zu machen, ihre Auswirkungen auf den gesamten Produktlebenszyklus zu verstehen und Bereiche zu identifizieren, in denen sie Ihrem Unternehmen Vorteile bieten kann, ist der logische erste Schritt. Ergänzt wird diese Analyse durch die Ermittlung Ihrer Geschäftsziele und die Ermittlung der Schnittstellen, an denen der 3D-Druck Vorteile bietet. Möchten Sie eine schnellere Prototypenerstellung? Möchten Sie den Produktentwicklungszyklus verkürzen? Müssen Sie die Fertigungskosten senken?
Dieses Whitepaper bietet wichtige Einblicke, wie der 3D-Druck Unternehmen dabei unterstützt, diese Ziele zu erreichen. Ein weiterer erster Schritt ist die Auslagerung des 3D-Drucks an ein Servicebüro. Dies bietet die Vorteile der Technologie, ohne dass zunächst in einen eigenen Drucker investiert werden muss. Wenn Ihre Nutzung und Anwendung des 3D-Drucks zunimmt, können Sie die Business Case / Wirtschaftlichkeitsberechnung für einen firmeninternen 3D-Druck durchführen.
Der Umfang der Einarbeitung und Schulung hängt von der Art der gewählten 3D-Drucktechnologie ab. Es gibt jedoch viele Arten von 3D-Druckern, deren Inbetriebnahme keine nennenswerten Investitionen in Schulungszeit erfordert. Die zu diesen Druckern gehörende Software bietet einen einfachen Arbeitsablauf, der es dem Anwender ermöglicht, schnell vom CAD-Modell zum gedruckten Teil zu gelangen. Generell gilt: Je ausgefeilter der Drucker und seine Funktionen sind, desto mehr Schulung ist für eine effektive Einführung erforderlich.
Die Beauftragung eines Servicebüros mit der Herstellung Ihrer 3D-gedruckten Teile ist eine gute Möglichkeit, sich mit den Vorteilen der 3D-Drucktechnologie vertraut zu machen. Sie profitieren vom Fachwissen und den Erkenntnissen eines 3D-Druckspezialisten, der Ihnen möglicherweise einen Leitfaden für die Optimierung des Einsatzes der Technologie für Ihre spezifischen Zwecke bietet. Ihre Auslagen sind anfangs in der Regel geringer, da Sie die Vorabkosten für den Kauf eines Druckers vermeiden. Umgekehrt nutzen Kunden, die bereits über 3D-Drucker verfügen, Servicebüros, um Aufträge auszulagern, wenn die firmeninternen Kapazitäten überschritten werden. Servicebüros decken zudem viele Arten von 3D-Drucktechnologien ab, mehr als die meisten Unternehmen selbst besitzen. Dies ist von Vorteil, wenn Sie 3D-Druckdienstleistungen benötigen, die sich von Ihrem internen 3D-Druck unterscheiden.
Seit über 30 Jahren unterstützen wir Kunden mit unseren 3D-Drucklösungen bei der Lösung ihrer Probleme. Wir helfen Ihnen dabei, die richtige Technologie für Ihre Anwendung zu finden, zu entscheiden, ob ein Drucker oder ein Servicebüro besser geeignet ist, und beantworten alle Ihre Fragen. Kontaktieren Sie uns noch heute, damit wir Ihnen helfen können, den nächsten Schritt mit dieser bahnbrechenden Technologie zu gehen.
