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Fallstudien zu professionellen Produkten

Mehr Möglichkeiten durch 3D-Druck

Professionelle Hersteller benötigen die Flexibilität, herausragende Produkte in kleiner, mittlerer oder großer Stückzahl zu fertigen. Digitale Fertigungslösungen geben oftmals den Ausschlag für die Annahme von Aufträgen, bei denen des darum geht, einen Nischenmarkt kostendeckend zu bedienen.

Die Fortus-Maschinen von Thogus

Thogus wurde 1950 von Jack Johnson als Unternehmen für Mutter- und Spritzgussformen gegründet und blickt zurück auf eine Firmengeschichte von nunmehr 61 Jahren. 1997 stammten 56 % des Umsatzes von Kunden aus der Automobilindustrie. Zehn Jahre später bekam Thogus den Druck der schwachen Konjunktur zu spüren. Man erkannte die Gefahr der einseitigen Ausrichtung und suchte nach neuen Einnahmequellen.

Der Weg zu Stratasys

Als Matt Hlavin, ein Enkel von Jack Thompson, 2008 Vorsitzender von Thogus wurde, kannte dieser Stratasys – den Hersteller von Maschinen für generative Verfahren in dem Bereichen Prototyping und Fertigung von Kunststoffbauteilen – bereits seit zehn Jahren. Mit den Möglichkeiten der Stratasys-Technologie bei der Produktentwicklung hatte Hlavin seine Lösung und die neue Ausrichtung von Thogus gefunden. Hlavin entschied, das Geschäftsfeld von Thogus mithilfe der FDM-Systeme (Fused Deposition Modeling) von Stratasys auf Kleinserien und hochentwickelte Materialien zu verlegen. Dank der Hinwendung zur Kleinserienfertigung sowie der verschlankten und flexiblen Fertigungsverfahren fand sich Thogus im Wettbewerb mit teuren Fertigungswerkstätten. “Eine meiner ersten wichtigen Entscheidungen als Vorsitzender war der Erwerb zweier Fortus 400mc-Maschinen, die unsere Produktentwicklung stärken und unseren Kunden einen Mehrwert bieten sollten”, erinnert sich Hlavin. “Die Stratasys-Technologie nutzt dieselben thermoplastischen Materialien, die wie im Spritzguss einsetzen, und wir können Produktbauteile in Kleinserien fertigen, bis unsere Kunden die teuren Produktionswerkzeuge in Auftrag geben.”

End-of-Arm-Montageplatte

Noch vor der Bereitstellung des ersten Fortus 3D-Produktionssystems bei Thogus hat Stratasys Hlavins Vision bestätigt: “Wir hatten eine FDM-Maschine bestellt, und Stratasys bot uns an, bereits vor der Lieferung der Maschine Bauteile für uns zu fertigen. Einer unserer Kunden benötigte ein Bauteil für ein Kundenprojekt, das sich jedoch nicht wie vorgesehen fertigen ließ. Daher machten sich unsere Ingenieure an einen neuen Entwurf. Wir brachten sowohl das ursprüngliche als auch unser neu entwickeltes Bauteil zum Kunden. Der war begeistert. Als der Auftraggeber unseres Kunden in der folgenden Woche angereist kam, wurde der Handel unter Dach und Fach gebracht. Und wir hatten ein Auftrag über 600.000 Dollar gewonnen. Schon bevor unsere Maschine überhaupt geliefert wurde, hatte uns Stratasys geholfen, ein Auftrag zu gewinnen, der unsere erste Maschine finanziert hat.”

Nachdem sich Investition in zwei Stratasys-Maschinen rasch ausbezahlt hatte, investierte Hlavin einige Millionen Dollar in moderne Technologien, Produktionsgüter und die Automatisierung, darunter zwei Dimension SST 1200es-3D-Drucker, eine Smoothing Station und ein Fortus 900mc-3D-Produktionssystem. “Wir vertrauten so sehr auf Stratasys, dass wir alle angebotenen Materialien – ABSplus, ABSi, ABS-M30, PC-ABS, PC, Ultem 9085 und PPSF/PPSU – erwarben, um unsere Aufträge im Zusammenhang mit Konzeptionierung, funktionsbereiten Prototypen, Prototypen für Werkzeugmodelle, Filterung, End-of-Arm-Tooling und der Endfertigung abarbeiten zu können”, so Hlavin.

Die Zahlen belegen den Erfolg von FDM

Seit 2008 ist die Belegschaft von Thogus auf 86 Mitarbeiter angewachsen, von denen allein 31 im Jahr 2010 eingestellt wurden. 2010 stieg der Gewinn im Vergleich zu 2009 um 76 %. Thogus rechnet dieses erhebliche Wachstum der FDM-Technologie von Stratasys an, dank derer das Unternehmen eine Fertigungsverfahren entwickelt hat, das den Produktionsprozess verschlankt, und die Einsparungen an die Kunden weitergeben kann. Die Philosophie ist einfach und allgemein gültig. “Der günstigste Preis gewinnt”, so Hlavin. “Wir liefern die Teile mit Kostenvoranschlägen, das ist in der Spritzgussbranche einmalig. Dies bezeugt zudem unsere Zuversicht.”

Automatisierungswerkzeug/End-of-Arm-Werkzeug

Im Januar 2009 war bei Thogus kein einziger Ingenieur angestellt. Heute beschäftigt das Unternehmen 15 Ingenieure der Fachbereiche Kunststoff, Bau, Mechanik, Biomedizin und Chemie. “Dank unserer Ingenieure können unsere Kunden ihre Produkte schneller und effizienter entwickeln”, fügt er hinzu. Für Hlavin ist die FDM-Technologie von Stratasys die Zukunft der Kunststoffverarbeitung, Fertigung und Produktentwicklung. “Wir stehen am Beginn einer Wirtschaft der individualisierten Massenfertigung – stets nach Kundenwunsch und in Kleinserie.”

Unkonventionelle Wege

Vitamix, ein Hersteller professioneller Mixer, erwarb die Bauteile für seine SLA-Prototypen bei Anbietern vor Ort, als Thogus Prototypenbauteile aus thermoplastischen Kunststoffen einführte. “Wir führten ihnen vor, wie viel Zeit und Geld sie mit unseren Maschinen sparen können”, so Hlavin. “Sie waren begeistert, denn unsere Bauteile waren so stabil, dass sie mit diesen Funktionstests durchführen konnten.”

Hlavin ermunterte Vitamix sogar zum Kauf einer eigenen FDM-Maschine von Stratasys. Und man hörte auf seinen Rat. “Bei Vitamix ist jeder Auftrag dringend, daher kümmern wir uns nun um alle Aufträge, die das Unternehmen nicht selbst erledigen kann. Da die Maschinen den Fertigungsprozess beschleunigen, bekommen wir nun letztlich mehr Arbeit von Vitamix als zuvor.”

Verschlankte Fertigung mit FDM

Qualitätskontrollvorrichtung für Formen

Zusätzlich zur Revolutionierung des Spritzgussgeschäfts erkannte Hlavin, dass FDM auch in der Fertigung unverzichtbar ist. “Ein Großteil unserer Arbeit besteht im Entwickeln von Prototypen: Kleinserien mit schnellem Umlauf. Mit der FDM-Technologie von Stratasys lassen sich aus CAD-Dateien in wenigen Stunden Bauteile fertigen. Wir möchten unsere Kunden mit funktionellen Teilen versorgen, die sie für Tests und Prüfverfahren verwenden können”, so Hlavin. “Als wir die Maschine schließlich hatten, stellten wir fest, dass FDM noch einen weit wichtigeren Zweck erfüllt. Und dabei handelt es sich um unseren Fertigungsprozess in der Produktion.”

FDM kommt in allen Geschäftsbereiche von Thogus zum Einsatz. “Wir setzen auf Automatisierung, Roboter an unseren Maschinen. Anstatt die nur kosten- und zeitaufwändig herzustellenden Stahlplatten oder Aluminiumrahmen für die schweren End-of-Arm-Werkzeuge zu verwenden, drucken wir anhand eines 3D-Modells ein End-of-Arm-Werkzeug mit einem um 70–90 % geringeren Gewicht. Und das in weniger als 24 Stunden.”

Hlavin bemerkte, dass dieser Vorteil die direkten Arbeitskosten in der Fertigung senkt. “Egal in welcher Branche Sie tätig sind”, sagte er. “FDM ist dabei. Ich kenne keine andere Technologie, die Ähnliches leisten kann wie FDM.”

Für Hlavin sind die Vorteile von FDM jedoch noch weitreichender. “Ich betrachte die FDM-Technologie von Stratasys als die Zukunft der Fertigung”, sagte er. “Wir erreichen mit der FDM-Technologie Dinge, die zuvor unmöglich waren. “Wir sparen jährlich mehr als 150.000 Dollar für Werksautomatisierung, Vorrichtungen, Prototypenfertigung, Produktprüfungen vor der Werkzeugherstellung und vieles mehr”, fügt Hlavin hinzu. “Ich kann mir keine Fertigung ohne diese Technologie mehr vorstellen. Sie ist für unser Unternehmen genauso wichtig wie E-Mails.”

Auf die Frage, wie FDM sein Geschäftsmodell revolutioniert hat, gibt Matt Hlavin eine einfache Antwort: “Alle Hersteller suchen nach Wegen, ihre Produkte schneller auf den Markt zu bringen und Produktionsentwicklungszyklen zu verkürzen. Die einzige Ressource, die Sie in dieser Welt nicht kaufen können, ist Zeit. Doch mit FDM sind wir nun letztlich in der Lage, Zeit zu verkaufen.”

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