Mit Hochdruck zur Digital Factory

3D-Druck für digitale Workflows

Neue Produkte zu entwickeln braucht Zeit: Modelle müssen konstruiert, geprüft und verbessert werden. Der 3D-Druck kann diesen Prozess bedeutend vereinfachen – er eignet sich sogar für die Massenproduktion. Das ist besonders für Mittelständler interessant.

3D-Druckverfahren

Mit dem 3D-Druckverfahren können auch große Stückzahlen innerhalb kurzer Zeit realisiert werden.

Der 3D-Druck ist mittlerweile bekannt und wird in vielseitigen Bereichen eingesetzt: Große Unternehmen wie VW nutzen diese Technologie, um bestimmte Produkte skalierbar und on Demand herstellen zu können. Die kompakten 3D-Drucker eignen sich jedoch nicht nur für die große Produktion: Auch der technische Mittelstand profitiert von dieser Technologie und sollte darauf achten, hier nicht den Anschluss zu verlieren.

Mit einem Desktop-3D-Drucker müssen Modelle und Bauteile nicht mehr bestellt, sondern können direkt vor Ort in wenigen Stunden oder gar Minuten gedruckt werden. Mehrere zusammengeschlossene Drucker können dabei eine Produktionsstraße bilden – der digitale Workflow hat das Potenzial, die Fertigung zu verändern. Entscheidend dabei ist, dass Unternehmen nicht nur die 3D-Drucktechnologie einführen, sondern ebenso ihre internen Prozesse vernetzen und digitalisieren. Nur so kann die reibungslose Integration in die eigenen unternehmensinternen Arbeitsabläufe gelingen. 

Mit dem 3D-Druck zum digitalen Workflow 

Desktop-3D-Drucker sind sehr kompakt, ihre Standfläche ist etwa so groß wie ein DIN-A3-Blatt. Sie können daher sehr leicht auf- und abgebaut werden. In dem 3D-Drucker befindet sich ein Tank, der mit einem flüssigen Kunstharz gefüllt ist. Welches Material verwendet wird, bestimmt dabei der Anwendungsbereich des Produkts. Das 3D-Druckunternehmen Formlabs bietet etwa ganz verschiedene Materialien: Es gibt besonders schlagresistente, flexible oder temperaturbeständige Kunstharze, auch für die Zahnmedizin und den Maschinenbau. 

Dies ist ein Artikel aus unserer Print-Ausgabe 4/2020. Bestellen Sie ein kostenfreies Probe-Abo.

Die neuesten 3D-Drucker nutzen den Low-Force-Stereolithografie-Druck. Hier kommen ein flexibler Tank und eine lineare Beleuchtung zum Einsatz. Dadurch entstehen geringere Druckkräfte, sodass präzisere Strukturen und glattere Oberflächen gedruckt werden können als im Vergleich zum bisherigen Stereolithografie-Druck. Im Unterschied zu herkömmlichen Methoden bietet der 3D-Druck große Vorteile: Die Produkte werden in einer CAD-Software designt und können dort leicht angepasst und verändert werden. Die kompakten Desktop-Drucker erfordern hierbei keine großen Investitionen. Im Unterschied zu großen industriellen 3D-Druckern können die Desktop-Drucker sehr schnell eingerichtet und somit rasch an die Produktion angeschlossen werden.

Werden nun mehrere 3D-Drucker zusammengeschlossen, entsteht eine Produktionsstraße. Das ermöglicht eine effiziente, skalierbare und modulare Produktion vor Ort. Einzelne Drucker können dabei jederzeit individuell zugefügt oder entfernt werden. Die Produktion kann so einfach an die aktuelle Nachfrage angepasst werden. Auch kleinere Stückzahlen können ohne großen Mehraufwand gedruckt werden – Firmen müssen sich so nicht mehr der Mindeststückzahl externer Dienstleister unterwerfen. Der modulare Aufbau gewährleistet jeweils eine optimale Auslastung der einzelnen Druckeinheiten. Auch bei einem Defekt kann der ausgefallene Drucker im laufenden Betrieb aus der Produktion entfernt werden, ohne dass die gesamte Anlage zum Stillstand kommt. Unternehmen können damit Wartezeiten für Reparaturen verkürzen und längere Ausfälle innerhalb der Produktionskette vermeiden – sie können so beträchtliche Kosten sparen. Jeder Drucker bildet auch in diesem Verbund ein unabhängiges Modul. Deswegen kann parallel mit unterschiedlichen Materialien gedruckt werden.  

Moderne Massenproduktion 

Auch große Stückzahlen können innerhalb kürzester Zeit vor Ort 3D-gedruckt, bei Bedarf sofort angepasst und so zeitliche Engpässe gelöst werden. Firmen müssen nun nicht mehr wochenlang auf die Lieferung bestimmter Einzelteile warten und die damit einhergehenden Verzögerungen im Produktionsablauf oder steigende Kosten in Kauf nehmen. Dank der 3D-Technologie konnte Formlabs z.B. individualisierte Kopfhörer herstellen, die auch für die Massenproduktion geeignet sind. Der Herstellungsprozess beginnt mit dem Scan des Ohrs des Kunden. Anschließend wird auf Grundlage dieser Bilder in einer CAD-Software die spezifische Form des Kopfhörers konstruiert. Mit dem 3D-Drucker wird ein Gehäuse des Kopfhörers hergestellt, das mit Silikon befüllt wird. Im Nachgang wird das Gehäuse entfernt, überschüssiges Silikon entfernt und die Silikon-Otoplastik schließlich fertiggestellt. Die Herstellung der Vorlage für die Kopfhörer ist gewöhnlich aufwendig und teuer, sodass sich die Kosten erst durch die Herstellung großer Stückzahlen amortisieren. 

Auch VW verlässt sich auf den 3D-Druck: Der Autohersteller legte den 1962er-Bulli als Konzeptauto neu auf und veränderte nicht nur den Benzinmotor zu einem Elektromotor. Die Radkappen des Vans kommen aus dem 3D-Drucker. Damit sie Optik und Haptik von Metallradkappen annehmen, wurden sie anschließend  galvanisiert. Der digitale Workflow hat das Potenzial, die Massenproduktion zu verändern: On Demand können spezielle Chargen angefertigt werden, während die restliche Produktionsstraße an die Massenproduktion angeschlossen ist. Mit den 3D-Desktop-Druckern können besonders mittelständische Unternehmen variabel auf die Nachfrage reagieren und sogar Ausfallzeiten reduzieren – defekte Drucker werden einfach ausgetauscht und halten nicht die gesamte Produktion an. 3D-Drucker gehören längst nicht mehr in staubige Keller oder Experimentierlabore – diese Technologie bringt auch produzierenden Betrieben große Vorteile. 

Bildquelle: Gettyimages/iStock

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