Leitfaden zur Auswahl des Fertigungsverfahrens.

Ausgabe 06 | 2023

Wie profitiert der Maschinenbau davon?

Xometry Europe GmbH

Viele Produktionsunternehmen stellen fest: Die Nachfrage ihrer Kunden ändert sich immer schneller, oft angetrieben von Social Media und E-Commerce. Um dabei mithalten zu können, müssen Hersteller neue, flexible Prozesse und Technologien einsetzen. Hier gewinnt Additive Manufacturing (AM) zunehmend an Bedeutung. Schliesslich lassen sich damit Maschinen-, Format- und Ersatzteile wesentlich schneller produzieren.

Besonders bei komplexen Bauteilen ergibt sich ein spürbar besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als mit traditionellen Technologien. Auch macht die additive Produktion bislang undenkbare Konstruktionslösungen möglich. Unter anderem lassen sich nach dem Vorbild der Natur Wabenstrukturen drucken, mit denen das Bauteil leichter, stabiler und weniger Material intensiv gelingt.
Auf der Hand liegen diese Vorteile beim Prototyping, bei dem AM besonders weit verbreitet ist. Bei konventionellen Fertigungsverfahren wie dem Spritzguss müssen vor dem eigentlichen Herstellungsprozess zunächst Werkzeuge gefertigt werden. Dies dauert nicht nur lange, sondern ist meist auch mit hohen Kosten verbunden. Bei der additiven Fertigung hingegen werden lediglich CAD-Daten benötigt. Damit kann die Produktion auf Knopfdruck und ohne grössere Rüstvorgänge gestartet werden.
Gerade im Maschinenbau ergeben sich Vorteile jenseits der Herstellung von Prototypen. Einige Aspekte stellen wir hier vor. Sie sind das Ergebnis unserer täglichen Erfahrungen bei der automatisierten Vermittlung von Produktionsaufträgen. Die Plattform Xometry Europe bringt Hersteller und Kunden zusammen und verhilft damit beiden Seiten zu digitalisierten Abläufen.

Designoptimierung
Mit den herkömmlichen Herstellungsmethoden im Maschinenbau sind Konstrukteure beim Design deutlich eingeschränkt. Das gilt etwa für das CNC-Fräsen oder -Drehen: Komplexe Geometrien wie Überhänge oder Kanäle lassen sich hier nur schwer realisieren. Zudem fallen grosse Mengen an überschüssigem Material an. Bei der additiven Fertigung hingegen werden die Bauteile Schicht für Schicht aufgebaut, sodass fast ausschliesslich das tatsächlich benötigte Material verbraucht wird. Designfreiheit ergibt sich, weil die Teile von Grund auf anders gestaltet werden können. Sie sind daher günstiger, schneller und effektiver. Der Begriff «Design for Additive Manufacturing», oder kurz DfAM, bezeichnet diesen Prozess.

Lieferketten absichern
Ein wichtiger Grund, warum Maschinenbauer auch eine additive Fertigung in Erwägung ziehen sollten, ist die Optimierung ihrer Lieferketten. In den vergangenen Jahren wurde deutlich, wie wichtig neben der Kosteneffizienz von Lieferbeziehungen die Ausfallsicherheit ist. AM unterstützt beide Anforderungen. So ermöglicht die Technologie eine dezentrale Fertigung, bei der keine physischen Produkte mehr transportiert werden, sondern nur noch Daten. Diese können über sichere AM-Plattformen weltweit zwischen Produktionspartnern geteilt werden. So fertigen die 2000 Partnerfirmen der Plattform Xometry Europe in ganz Europa schnell und in garantiert hoher Qualität. Das ermöglicht auch eine Produktion auf Abruf. Die Teile werden dann genau zum benötigten Zeitpunkt bereitgestellt, hohe Lagerkosten entfallen.
Auf einer dezentralen Plattform wählen Kunden für die additive Produktion von Maschinenbauteilen aus acht unterschiedlichen Verfahren für Metalle und Kunststoff. Diese grosse Auswahl ist wichtig, denn es hat sich gezeigt: Beim AM ist es entscheidend, das passende Verfahren zu wählen. Erst die richtige Technologie und die Kombination mit den geeigneten Materialien verspricht eine hohe Qualität des Bauteils.

Technische Vorteile
Einige Anforderungen kann nur die additive Fertigung erfüllen. Neben der fast völligen Geometrie-Freiheit sind das konstante Toleranzen von bis zu 0,1 Prozent. Auch die grosse Vielfalt an Materialien wie Polymere, Silikone und Metalle garantieren den Einsatz für fast jede Anwendung.
Selbst beim Druck von Metallen werden inzwischen hervorragende Oberflächen erreicht, etwa mit Titan. Für Kunststoffteile ist mit einer chemischen Nachbehandlung die Veredelung möglich. Zur optimalen Vorbereitung gehört aber auch die genaue Ausrichtung des Bauteils und die beste Auslastung des Bauraums. Fallen alle Aspekte zusammen, können die gedruckten Teile über eine dezentrale Plattform in bis zu fünf Tagen geliefert werden.
Die von unseren Maschinenbau-Kunden am häufigsten gewählten Druckverfahren sind MJF und SLS in Kombination mit PA12. Dieses Material bietet unterschiedliche Optionen für das Finishing, sodass nahezu alle Ansprüche erfüllt werden können. Es gilt grundsätzlich: Die Fülle der Materialien für AM reicht von Gummiartig bis zu Hartplaste. Im Metallbereich bietet sich zudem das DMLS-Verfahren an. Es kommt eben darauf an, welche Einsatzmöglichkeit für das Teil angestrebt wird. Zudem gibt es die Möglichkeit, Verfahren zu kombinieren. So lässt sich zwar additiv keine Passung herstellen. Dazu verbinden wir aber Druck und Fräsen in der Nacharbeit.
Xometry Europe hat unterschiedliche Anforderungen mit den am besten geeigneten Materialien kombiniert. Die Grafik liefert Anhaltspunkte für die Auswahl der geeigneten Technologie.

Praxisbeispiele
Ein Hersteller von Transportsystemen benötigte einzelne Teile in Geometrien, die es nicht als Standard gab. Darunter warem Abweiser, Kantenschutz und Vibrationsdämpfer für die Transportbahnen. Die benötigte Stückzahl war für die Herstellung im Spritzguss zu niedrig, daher wurden die Teile additiv in SLS und MJF in Auftrag gegeben. Der grosse Vorteil zeigte sich, als zu hohe Vibrationsgeräusche die Auslieferung von Förderanlagen gefährdeten: Innerhalb von nur einer Woche vermittelte Xometry Europe die Produktion von 4100 Vibrationsdämpfern für Schrauben.
Ein weiterer Hersteller von Flottenmanagementsystemen setzt den MJF 3D-Druck für die Gehäuse seiner Elektronikkomponenten ein. Die Entscheidung fiel, weil diese Technologie eine besonders kurze Lieferzeit garantiert. Bei den Gehäusen können die Gewinde in einem Arbeitsgang mitgedruckt werden. Sie müssen also nicht mehr extra gefräst werden, was Zeit spart.

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Xometry Europe GmbH
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Leitmesse für industrielle Instandhaltung
28. und 29. August
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