Wenn die meisten Menschen an 3D-Druck in der Automobilindustrie denken, stellen sie sich ein Forschungs- und Entwicklungslabor vor: Ingenieure in einem separaten Gebäude, die Monate vor Produktionsbeginn Prototypen von Konzeptteilen herstellen. Bei General Motors in Nordamerika sieht die Realität ganz anders aus.
Im gesamten globalen Montage-Netzwerk von GM stehen Stratasys-FDM-Drucker direkt in der Fertigung. Nicht in einem Labor. Direkt neben der Montagelinie / Produktionsstraße, wo die Mitarbeiter, die täglich Fahrzeuge bauen, ein Problem noch vor Beginn der nächsten Schicht in eine gedruckte Lösung verwandeln können.
„Die additive Fertigung gibt uns die Möglichkeit, unseren Mitarbeitern in der Fertigung an allen Standorten die Werkzeuge an die Hand zu geben, um sich einzubringen, Ideen zu entwickeln, Prototypen zu erstellen und eine Lösung zu validieren“, sagt Doneen McDowell, Vice President für die Fertigung von Full-Size-Trucks und großen SUVs. „Wenn wir den Mitarbeitern die Werkzeuge an die Hand geben, damit sie in ihrem Zuständigkeitsbereich selbst Verantwortung für das Ergebnis übernehmen können, und wir diese Lösungen dann dort, wo sie anwendbar sind, unternehmensweit umsetzen, erzielen wir das beste Ergebnis.“
Diese Philosophie hat die Belegschaft von GM zu dem gemacht, was die Unternehmensleitung als 50.000 Problemlöser bezeichnet. Der Stratasys F900 ist die Plattform, die dies ermöglicht.
Der Wandel geschah nicht über Nacht, aber der kulturelle Wandel ist unverkennbar. Die additive Fertigung bei GM ist keine Neuheit oder ein Nebenexperiment mehr. Sie ist einfach die Art und Weise, wie Arbeit erledigt wird.
„Wenn ich in ein Werk gehe, um eine Produkteinführung zu begutachten, ist additive Fertigung einfach das, was wir tun“, sagt Ryan Odegaard, Leiter der Lackfertigungstechnik. „Es ist nichts Besonderes mehr.“
Diese Normalisierung ist beabsichtigt. GM hat nicht einfach nur Drucker aufgestellt. Das Unternehmen hat ein System aufgebaut, in dem Mitarbeiter an vorderster Front Probleme identifizieren, Lösungen entwerfen und funktionsfähige Werkzeuge aus hochwertigen Thermoplasten in Produktionsqualität drucken, ohne auf externe Lieferanten oder technische Freigaben warten zu müssen, die Wochen dauern.
In der „Factory Zero“, dem Werk von GM für vollelektrische Fahrzeuge, in dem der Hummer EV, der GMC Sierra EV und der Cadillac Escalade IQ produziert werden, beschreibt Alex Jaraki, Schichtleiter für die Wartung in der Endmontage, den Moment, in dem sich Stratasys FDM auf eine Weise bewährt hat, die jeder spüren konnte.
„Wir hatten einen Produktionsstillstand, bei dem wir eine spezielle Halterung benötigten, um einen Schalter am Endeffektor eines Roboters zu befestigen“, erinnert sich Jaraki. „Die herkömmliche Vorlaufzeit hätte Wochen betragen, aber dank der additiven Fertigung konnten wir diese Halterung in vier Stunden herstellen lassen.“
Vier Stunden. Nicht vier Wochen. Eine solche Geschwindigkeit spart nicht nur Geld. Sie verändert auch die Vorstellung davon, was möglich ist, wenn an einem Montag um 6 Uhr morgens ein Problem auftritt.
Im Gegensatz zum 3D-Druck für Endverbraucher werden bei Stratasys FDM echte technische Thermoplaste verwendet: Materialien wie ASA, ABS-M30, Nylon 12 und Polycarbonat, die die mechanischen Eigenschaften, Formstabilität und Langlebigkeit bieten, die in Produktionsumgebungen gefordert werden. Entdecken Sie FDM-Materialien für die Fertigung →
Die Anwendungsbereiche decken das gesamte Spektrum ab, das ein modernes Montagewerk erfordert. Moses Harris, Anwendungsingenieur für additive Fertigung, der fünf GM-Werke direkt betreut, beschreibt den Umfang: Teilehalterungen, Montagevorrichtungen, Vorrichtungen und Hilfsmittel zur Qualitätsprüfung sowie Schutzvorrichtungen, die lackierte Oberflächen während der Montage schützen.
Bei Factory Zero druckte das Team von Hanan Alattar, Leiterin für additive Fertigung, an einem einzigen Tag Hunderte von ASA-Abdeckungen, um Löcher in den Riffelblechen der Rollenbahn zu verschließen – ein Sicherheitsproblem, das am Morgen festgestellt und bereits am Nachmittag gelöst wurde. ASA war aufgrund seiner UV-Beständigkeit, mechanischen Festigkeit und glatten Oberflächenfinish das Material der Wahl. Diese Eigenschaften sind entscheidend, wenn ein Teil in einer Produktionsumgebung seine Funktion erfüllen muss und nicht nur im Regal gut aussehen soll.
Im Werk Fort Wayne, wo Chevy Silverados und GMC Sierras auf Montagelinien laufen, druckt das Team ergonomische Werkzeuge, die täglich hunderte Male zum Einsatz kommen, darunter ein speziell angefertigtes Handwerkzeug, das die Ermüdung der Hände beim Anbringen von Radkappen verringert. In Lansing Delta Township beschreibt Kevin Powell, Leiter der additiven Fertigung, wie Prototyp-Bauteile gedruckt werden, noch bevor die Zulieferer überhaupt über die Konstruktionsdateien verfügen.
„Sie können mir eine Datei schicken. Die Zulieferer haben die Dateien noch gar nicht“, sagt er. „Ich kann das Teil drucken und probeweise einpassen. Früher hätten wir Monate warten müssen. Jetzt können wir das eigentliche Teil 3D-gedruckt herstellen, es an ein Fahrzeug anbringen, die Passform testen und es an den Zulieferer schicken, damit dieser die Änderung vornimmt. Das schaffen wir in einer Woche.“
Der Stratasys F900 ist die standardisierte FDM-Plattform von GM im gesamten Montage-Netzwerk. GM entschied sich für diesen Drucker aufgrund seines Bauvolumens von 36 × 24 × 36 Zoll, der Kompatibilität mit Hochleistungs-Materialien und der bewährten Zuverlässigkeit in Produktionsumgebungen mit Mehrschichtbetrieb.
Ein Detail, das in einem Gespräch nach dem anderen auffällt: Die Teammitglieder, die diese Werkzeuge täglich nutzen, ziehen sie wirklich vor. In Fort Wayne spricht Kurt Glasner, Anwender in der Motorenstraße, über ein 3D-gedrucktes Werkzeug für das Motorenkabel, das pro Schicht 60 bis 90 Mal in der Motorenstraße zum Einsatz kommt.
„Es ist leicht, ergonomisch und benutzerfreundlich“, sagt Glasner und vergleicht es mit dem geschweißten Metallwerkzeug, das es ersetzt hat. „Das alte war schwerer. Es ist nicht so ergonomisch wie die neuen 3D-gedruckten Werkzeuge.“
Diese Präferenz ist entscheidend. Wenn Anwender das gedruckte Werkzeug dem herkömmlichen vorziehen, handelt es sich nicht um eine vorgeschriebene Umstellung. Es ist das natürliche Ergebnis eines besseren Designs, das durch die Freiheit ermöglicht wird, die FDM-Thermoplaste den Designern bieten, um das Werkzeug für die menschliche Hand zu optimieren – und nicht für die Einschränkungen der Zerspanung, maschinelle Bearbeitung.
Der Ansatz von GM stellt die typische Geschichte der Einführung additiver Fertigung auf den Kopf. Anstelle einer von der Technik vorangetriebenen Top-down-Einführung haben sie eine Bottom-up-Innovationskultur aufgebaut, in der die Mitarbeiter, die am nächsten an der Arbeit stehen, befähigt werden, ihre eigenen Probleme zu lösen. Stratasys FDM ist die Fertigungsplattform, die diese Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Materialleistung ermöglicht.
