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Mit dem Objet1000 3D-gedrucktes Fahrrad.

Fallstudien zu Konsumgütern

3D-Druck macht großartige Produkte noch besser

Die schnellste Methode, präzise Prototypen zu fertigen, ist der 3D-Druck. Erfahren Sie, wie sich das Produktdesign durch 3D-Druck beschleunigen und verbessern lässt, wodurch Designer selbstbewusster werden.

3D-Modellverstärker

Musikinstrumentenhersteller nutzt den Objet Eden350V, um die Produktentwicklung zu beschleunigen und die Qualität von Entwürfen zu verbessern

Die Fender Musical Instruments Corporation entwickelt und fertigt Saiteninstrumente und Verstärker, darunter Solid-Body-E-Gitarren wie die Stratocaster und Telecaster. Das Unternehmen fertigt auch akustische Gitarren, E-Bässe, Mandolinen, Banjos und Violinen sowie Gitarren- und Bassverstärker und PA-Equipment. Avril Lavigne, Elvis Costello, Eric Clapton, Pete Townsend und Sting sind nur einige der Künstler, die auf Fender-Equipment setzen.

Während sich die Ingenieure auf den gewünschten Klang der Instrumente konzentrieren, arbeitet bei Fender eine Gruppe von Industriedesignern an deren Optik. Das Design ist für das Geschäft von Fender außerordentlich wichtig. Das Unternehmen verfügt über ein hauseigenes Designcenter mit Modellwerkstatt, in dem neue Konzepte entwickelt sowie Designs entworfen, umgesetzt und getestet werden. Shawn Greene, Senior Industrial Designer von Fender, kommt hierbei eine wichtige Rolle zu.

“Viele unserer Kunden sind professionelle Musiker. Daher müssen unsere Instrumente und unser Equipment ebenso toll aussehen, wie sie klingen”, so Greene. “Unsere Designgruppe arbeitet eng mit dem Marketing zusammen, um verschiedene Farben, die grafischen Elemente sowie die zu verwendenden Metall- und Kunststoffteile zu testen. Bevor wir in ein Produkt investieren, erarbeiten wir ein umfassendes Konzept und untersuchen, ob es sich den richtigen Ansatz handelt.”

Fender benötigt aufgrund steigender Produktionsmengen und Kosten hauseigenes Rapid Prototyping

Objet 3D-Modell einer Gitarre

Das 3D-Rapid Prototyping wird bei Fender schon seit Jahren in der Entwicklung eingesetzt, wurde jedoch bis vor Kurzem an externe Anbieter ausgelagert. Greene und sein Team waren jedoch unzufrieden mit dem Zeit- und Kostenaufwand. Häufig musste man ein bis zwei Wochen auf Prototypen warten, was Projekte unnötig verzögerte. Ende 2007 hatten die Stückzahlen bei Fender einen Punkt erreicht, an dem Greene vorschlug, die Rapid Prototyping-Technologie intern anzusiedeln.

Sein Vorgesetzter war einverstanden, und Greene erhielt die Aufgabe, einen Anbieter von 3D-Drucksystemen auszuwählen. “Die Detailgenauigkeit war unser wichtigstes Kriterium”, erinnert sich Greene. “Bei unserer Arbeit zählt jedes Detail. An zweiter und dritter Stellen standen Benutzerfreundlichkeit und Kosten. Zudem mussten wir sicherstellen, dass das System mit einer Vielzahl an Teilegrößen und Materialien umgehen kann, da unsere Bauteile von der Größe einer Münze bis zum vollständigen Gitarrenkorpus reichen.”

“Ich berechnete die Kosten für das Outsourcing für ein Jahr und anschließend die einer hauseigenen Lösung. Selbst unter Berücksichtigung der Anlagen- und Materialkosten sowie der Arbeitszeit kam ich nach wie vor zu dem Schluss, dass wir unsere Kosten deutlich senken können, wenn wir die Prototypenfertigung selbst übernehmen”, erläutert Greene.

Anbieter empfehlen Objet 3D-Drucker

Greene bat die Anbieter, mit denen Fender bislang zusammengearbeitet hatte, um Vorschläge zu Herstellern von 3D-Druckern. Am häufigsten wurden Objet 3D-Drucksysteme empfohlen. 

“Wir kannten die von unseren Anbieter verwendeten Anlagen und konnten mittlerweile die mit bestimmten Druckern gefertigten Bauteile unterscheiden”, sagt er. “Es gab eine Druckermarke, deren Resultate wir als ‘verschwommene Teile’ bezeichneten, da das Finish sehr grob war – deswegen haben wir diesen Anbieter von Anfang an ausgeschlossen. Andererseits waren wir mit Teilen von Objet 3D-Druckern stets am zufriedensten.”

Greene entschied sich letztlich für das Objet Eden350V 3D-Drucksystem. Der Objet Eden 3D-Drucker ist die produktivste, flexibelste und hochwertigste 3D-Drucklösung auf dem Markt und in der Lage, den Zyklus vom Konzept bis zur Produktion eines Produkts zu verkürzen. Mit der PolyJet-3D-Photopolymer-Jetting-Technologie des Objet Eden werden horizontale Schichten von nur 16 Mikron (0,01524 mm) aufgetragen, sodass Prototypen mit außerordentlich feinen Details und hauchdünnen Wänden mit einer Stärke von nur 0,1 bis 0,3 mm entstehen.

Der Objet Eden liefert im gesamten CAD-/CAM-Prozess schnell und einfach qualitativ hochwertige 3D-Modelle. Mit einem Bauvolumen von 350 x 350 x 200 mm bietet er die Flexibilität, ein einzelnes großes oder mehrere kleinere Modelle gleichzeitig zu fertigen. 

Mit dem Objet Eden350V, so Greene, kann das Designteam von Fender Bauteilprototypen innerhalb von Stunden anstelle von Wochen fertigen – dadurch können Sie einfach mehr erledigen. “Wir drucken einfach alles – von kleinen Gitarrenteilen über Verstärkerregler bis hin zu Verstärkergehäusen und neuen Korpusentwürfen”, erläutert er. “Wir drucken häufig über Nacht – wir richten vor Feierabend alles ein, und wenn wir am nächsten Morgen zurückkommen, sind die Teile fertig. Wenn wir ein Projekt anstoßen, können wir den Schwung beibehalten, da die Prototypen schnell vorliegen. Wenn wir outsourcen und ein oder zwei Wochen auf Prototypen warten müssen, kommen wir aus dem Rhythmus.”

Greene und sein Team sind äußerst zufrieden mit dem Finish und der Detailgenauigkeit der Bauteile, die sie mit dem Objet Eden 3D-Drucker fertigen. “Wir können sehr kleine Teile sogar mit Text versehen, den man lesen kann. Wir erhalten äußerst scharfe Radien. Und es ist so einfach, die Materialien zu wechseln – wir haben bereits alle im Angebot von Objet eingesetzt.”

Laut Greene sind die vier Hauptvorteile, die der hauseigene Objet Eden Drucker bietet:

  • Schnellere Markteinführung neuer Produkte und Produktverbesserungen
  • Geringeres Risiko bei der Einführung neuer Produkte
  • Bessere und kreativere Produktdesigns 
  • Um die Hälfte geringere Kosten für Prototypen, obwohl Fender nun viel mehr Rapid Prototyping einsetzt als früher

Dank des hauseigenen Rapid Prototyping mit dem Objet 3D-Drucker gelangen neue Verstärker sechs bis zwölf Monate früher auf den Markt

Fender fertigt mit dem Objet 3D-Drucker nun Bauteile, Modelle und Prototypen für fast alle Produkte. Ein aktueller Erfolg, der im Prototypenstadium mit dem Objet Eden gefertigt wurde, ist der Verstärker G-DEC® (Guitar Digital Entertainment Center), der von Music & Sound Retailer zum “Besten neuen Instrumentenverstärker” gekürt wurde. 

“Wir konnten Prototypen vieler Bauteile und die Regler des Verstärkers fertigen, lange bevor wir in die Werkzeugfertigung investierten. Das Modell des ersten G-DEC war innerhalb eines Monats fertig”, so Greene. “Anschließend veranstalteten wir gemeinsam mit dem Marketing Produkttests mit Musikern und Händlern, um sicherzustellen, dass das Produkt der Zielgruppe gefällt. Im Anschluss an einige Optimierungen konnten wir direkt zur Werkzeugfertigung übergehen. Der gesamte Prozess dauerte etwa sechs Monate.”

Eine der gewöhnlicheren Aufgaben von Greenes Team ist das Entwerfen von Neuerungen an Bestandsprodukten. Kürzlich wurde Greene vom Marketingteam gebeten, einen neuen ergonomischen Regler für einen Verstärker zu entwerfen. Bevor Fender den Objet Eden hatte, musste Greene mit CAD-Software verschiedene Entwürfe erstellen und dem Marketingteam präsentieren, das anschließend eine der CAD-Zeichnungen auswählte. Bei diesem Projekt konnte Greene mit CAD zehn Vorschläge entwickeln, die Prototypen drucken, lackieren und an echten Verstärkern anbringen. “Das Finish der gedruckten Prototypen war so gut, dass ich die Regler an echten Verstärkern anbrachte. Die Kollegen vom Marketing konnten die Regler ausprobieren und entscheiden, welcher sich am besten anfühlt. Das war für das Marketingteam – unseren internen Kunden – ein enormer Vorteil und führte zu einem weitaus besseren Produkt für unsere Endkunden”, so Greene. “Außerdem sparten wir eine Menge Zeit und Geld. Und das bei geringeren Risken. Wir mussten nicht raten, welcher Regler der geeignetste ist.”

“Vor dem Objet Eden350V hätte wir allein für das Modell sechs bis zwölf Monate gebraucht. Anschließend hätte das Projekt aufgrund der Änderungswünsche des Marketingteams noch mehr Zeit verschlungen, in der wir auf neue Prototypen warten. Letztlich hat unser eigener Objet 3D-Drucker dafür gesorgt, dass Fender den G-DEC sechs bis zwölf Monate früher auf den Markt bringen konnte”, erläutert Greene.

Häufigere Fertigung von Prototypen sorgt für bessere Produktdesigns

Dank des Objet Eden muss bei Fender auch nicht nachgearbeitet oder das Werkzeug umgestellt werden. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die beleuchtete Frontabdeckung eines Verstärkers. Greene entwarf die Bauteile und druckte anschließend mit dem transparenten Material FullCure® 720 von Objet einen Prototyp der Frontabdeckung. Nachdem er den Prototyp an der Front eines vorhandenen Verstärkers angebracht und mit verschiedenen Beleuchtungsvarianten getestet hatte, stellt er fest, dass das Licht nicht wie gewünscht gestreut wurde. Daher nahm er signifikante Änderungen am Entwurf vor. “In der Vergangenheit hätten wir für ein solches Bauteil keinen Prototyp hergestellt, weil das zu lange gedauert hätte und die Kosten zu hoch gewesen wären”, so Greene. “Bis das Problem aufgefallen wäre, hätten wir bereits Geld für die Werkzeugfertigung ausgegeben und müssten die Kosten für die Anpassung des Werkzeugs tragen. Die Möglichkeit, hausintern schnell Prototypen zu fertigen, hat uns allein bei diesem Projekt ein Vermögen gespart.”

“Für Fender ist entscheidend, dass unser Produkt als erstes auf den Markt kommt, und zu wissen, dass es das richtige Produkt ist”, fügt er hinzu. “Die Möglichkeit, Rapid Prototyping mit dem eigenen Objet Eden vorzunehmen, hat erheblichen Einfluss auf beide Punkte.”

Laut Greene drucken die Designer bei Fender auf dem Objet 3D-Drucker sogar echte Bauteile für Modelle oder zu testende Produkte, wenn diese nicht mehr am Lager sind. “Anstatt das Teil im Werk zu bestellen und darauf zu warten, drucken wir es auf unserem Objet Eden“, so Greene. “Das geht schnell und einfach, und wir müssen keine Teile aus dem Lagerbestand für die Kunden entnehmen.”

Mit dem Objet 3D-Drucker kann das Designteam neue Ideen schnell umsetzen

Laut Greene besteht der größte Vorteil des eigenen Objet 3D-Druckers darin, dass sein Team neue Ideen nun schnell umsetzen kann. “Mit einem eigenen Objet Eden350V können wir experimentieren. Wir haben mehr Freiraum für Kreativität. Wenn ich eine neue, zündende Idee habe, kann innerhalb weniger Stunden einen Prototyp fertigen. Wenn die Idee nicht funktioniert, habe ich nur einen Nachmittag und nicht eine ganze Woche damit verbracht.”

Die Maketingmitarbeiter von Fender sind vom Objet 3D-Drucker begeistert. “Wir haben ein Meeting mit den Marketingleuten und können schon am nächsten Tag einen funktionierenden Prototyp präsentieren”, so Greene. “Sie sind begeistert, wie schnell wir Konzepte umsetzen können.”

“Sie können jemandem einen ganzen Tag lang etwas auf Papier zeigen”, fügt Greene hinzu. ”Doch wenn Sie jemanden wirklich begeistern wollen, geben Sie ihm ein Teil in die Hand.” Greene ist zudem überzeugt, dass der Objet Eden Fender dabei hilft, Kunden bessere Produkte anbieten zu können. “Wir fertigen mittlerweile viele Prototypen. Das wirkt sich fraglos auf die Qualität unserer Produkte aus, da wir anhand der Prototypen im Laufe des gesamten Entwicklungsprozesses häufig kleine Optimierungen vornehmen, um Optik, Haptik und Funktion eines Bauteils zu verbessern.”

“Wir nennen den Objet 3D-Drucker ‘unser Lieblingsspielzeug’”, fügt Greene hinzu. “Wir zeigen ihn allen Besuchern bei Fender.”

Fender senkt die Kosten für Rapid Prototyping trotz höherer Stückzahlen gegenüber dem Outsourcing um 50 %

Trotz der bei Fender nun deutlich höheren Stückzahlen beim Rapid Prototyping, betragen die Kosten laut Greene nur die Hälfte des bisherigen Outsourcings. Und trotz des regelmäßigen Einsatzes läuft der Objet Eden bei Fender absolut problemlos. “In 18 Monaten ist er nicht ein einziges Mal ausgefallen”, so Greene.

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