Eine populäre Kombination: PA11 und 12 im SLS-Verfahren gedruckt.

Ausgabe 12 | 2023

Erfolgreich mit der additiven Produktion starten

Xometry Europe GmbH

Die Vorteile des 3D-Drucks für die industrielle Produktion sprechen sich herum. Dennoch scheuen sich immer noch viele Firmen, diese Zukunftstechnologie einzusetzen. Nach unseren Erfahrungen fehlt es meist vor allem an Informationen, wenn die additive Produktion rasch wieder aufgegeben oder aber gar nicht erst eingeführt wird. Das Spektrum für gedruckte Bauteile ist heute so gross, dass fast jedes Unternehmen von der Technologie profitieren kann – wenn die Anwender über die spezifischen Eigenschaften Bescheid wissen.

In unserer täglichen Arbeit mit den Nutzern additiver Technologien sammeln wir auf der Produktionsplattform Xometry viel Erfahrung. Daraus haben wir Tipps und Tricks zusammengestellt, die helfen sollen, die Scheu vor dem 3D-Druck zu nehmen. Wer sich nämlich durch die Mühen des Anfangs kämpft, wird meist rasch belohnt. Die Vorteile des 3D-Drucks für die Fertigungsindustrie sind riesig:

  • Eine schnellere Herstellung von Prototypen revolutioniert die Produktentwicklung. Ideen werden rascher in Modelle umgesetzt.
  • Unternehmen können wegen der Kosteneffizienz auch mit kleinen Stückzahlen wirtschaftlich fertigen.
  • 3D-Druck wird zum Treiber für Innovation, weil Unternehmen ihre Designideen schnell testen können.
  • Firmen stellen Produkte bedarfsgerecht und ohne grössere Lagerhaltung her. Ihre Produktionsstrategie wird damit agiler.

Das häufig gehörte Argument «3D-Druck funktioniert bei uns nicht» gilt längst nicht mehr. Dafür ändert sich die Branche zu schnell und eröffnet täglich neue Möglichkeiten. Der Markt wächst rasant, ebenso schnell kommen innovative Materialien, Produktionstechnologien und Möglichkeiten der Nachbearbeitung hinzu. Wer schlechte Erfahrungen mit additiv erzeugten Teilen gemacht hat, hat vielleicht nur ein ungeeignetes Material oder die falsche Technologie verwendet. Es ist also wichtig, sich über Neuigkeiten zum Thema zu informieren. Einen kompletten Marktüberblick kann allerdings niemand mehr erwarten. Dafür ist der Bereich zu dynamisch.

Es zählt die praktische Anwendung
Nach unserer Erfahrung macht es wenig Sinn, den 3D-Druck ohne konkreten Anwendungsfall einzuführen. Erst die Technologie einkaufen, dann eine dazu passende Entwicklung suchen – das geht selten gut. Besser ist es, eine realistische Anwendung zu wählen und sich dann deren additive Realisierung vorzunehmen. Schliesslich gibt es nicht das eine Material oder die genau passende Technologie für alle Anwendungen. Vielmehr geht es um Kreativität in der Umsetzung, ganz ähnlich wie das auch bei den traditionellen Produktionsmethoden der Fall ist.
Herausforderungen, die sich mit Bauteilen aus dem Drucker lösen lassen finden sich täglich: Kapazität, Gewicht, Lieferzeit, Kosten, Montage – alles kann Schwierigkeiten bereiten, die der 3D-Druck lösen könnte. So lässt sich vielleicht mit dem Druck eines Werkzeugs ein Montageproblem rasch beenden. Man muss nur darauf kommen, dass die Montagehilfe auch in 3D erstellt werden kann.
Auch in einer Giesserei müssen Profis schliesslich immer wieder kreative Kniffe anwenden werden, um die Umsetzung von Ideen zu verwirklichen. Ganz ähnlich ist das im 3D-Druck.
Oft hilft es, Mitarbeitende an den 3D-Drucker zu lassen, die auch einmal ausserhalb ihrer Box denken können. Sie finden dann möglicherweise eine überraschende Lösung für ein Problem.
Kreativ sollten auch die Entwickler bei der Geometrie sein. Additiv werden hier völlig andere Formen und Teile möglich als bislang. Das ist ein riesiger Vorteil – und eine Herausforderung, die gemeistert werden muss. Ein hübscher Trick ist der Einsatz von Knetmasse: Wer sein Bauteil zunächst damit aufbaut, hält die Regeln des 3D-Drucks ganz automatisch ein. Anwendern kann das Ängste vor dem «echten» Verfahren nehmen.

Die geeignete Technologie finden
Auf unserer Plattform Xometry vermitteln wir aktuell am häufigsten die Technologien SLS, SLA (UV-Licht härtet dabei flüssiges Harz aus; ideal für hochauflösende Modelle und Teile) sowie MJF-FDM. Besonders das Pulver basierte SLS lässt sich so nachbearbeiten, dass die Oberfläche sich kaum mehr von der konventionellen Herstellung unterscheidet. Es altert jedoch schnell und wird deshalb vor allem für Prototypen verwendet.
Grundsätzlich lässt sich auch das Argument nicht mehr halten, wonach 3D-Druck schlechte Oberflächen liefert. Zumindest gilt das nicht mit der geeigneten Methode zur Nachbearbeitung. Da gibt es zum Beispiel Glasperlenstrahlen, Vapour oder Trovalisieren. Jedes Verfahren hat seine spezifischen Ergebnisse, die für die jeweilige Anwendung das beste Ergebnis bringen. Per Trovalisieren lassen sich Metalldrucke in nur einer Stunde hervorragend glätten. Vapour wiederum wird meist für Konsumgüter verwendet. Wenn es bei Kunststoffteilen besonders schnell gehen soll, kommt gerne Glasperlenstrahlen zum Einsatz.
Auch die irrige Meinung, 3D-Druck sei unbezahlbar, hören wir oft. Die Preise für Maschinen und Material sind in den vergangenen Jahren dramatisch gesunken. Dennoch gibt es weiterhin Menschen, die einem für 15 Euro gedruckten Bauteil keine Qualität zutrauen. Wenn aber zum Beispiel nur 1000 Stück eines Teils benötigt werden, muss im Spritzguss ein teures Werkzeug hergestellt werden. Das macht möglicherweise ein innovatives Produkt unwirtschaftlich. Im 3D-Druck ist das Werkzeug überflüssig und die Innovation somit gerettet. Es kommt ganz auf den Einzelfall an.

Drucken kann man auch in Serie
Heute werden schon Tausender-Serien additiv erstellt. Sinnvoll ist das bis zur Baugrösse etwa eines Handtellers. Wenn Unternehmen für den 3D-Druck keine eigenen Maschinen vorhalten wollen, nutzen sie oft Produktionsplattformen wie Xometry. Dort werden automatisiert Aufträge unter 2000 Anbietern in Europa verteilt. Das garantiert Tempo und die sichere Verfügbarkeit der gewünschten Technologie.
Die meisten Anwendungsbeispiele aus unserem Firmenalltag kann man in drei Gruppen unterteilen: Prototypen, Hilfsmittel, Endprodukte.
Zu den gedruckten Hilfsmitteln gehören immer häufiger Vorrichtungen, Halterungen oder Schablonen. Ein Endprodukt schwebt zwar den meisten Anwendern vor, wenn sie den 3D-Druck einsetzen wollen. Wir empfehlen aber, sich daran in Zwischenschritten heranzutasten. Zum Beispiel zunächst über Prototypen oder Hilfsmittel.

Wie integriert man den 3D-Druck am besten in bestehende Fertigungsprozesse?
Zunächst sollten Sie die Technologie bewerten. Für eine Abdeckung im Schaltschrank genügt vielleicht auch ein Teil aus PA12, obwohl es bislang in Edelstahl gegossen wurde. Es sollten also immer die geeigneten 3D-Druckverfahren und Materialien für eine spezifische Anwendung identifiziert werden.
Zu Beginn tastet man sich mit kleineren Pilotprojekten an die Technologie heran. Damit werden Machbarkeit und Vorteile für die eigenen Anwendungen geklärt. Es ist günstig, wenn Sie dazu die Materialien und ihre Eigenschaften kennen. Dann ergibt sich oft eine neue Perspektive für die Produktion. Es werden im Unternehmen spezifische Design-Richtlichen benötigt, damit man das volle Potenzial ausschöpfen kann. Dazu müssen strenge Materialstandards und Prozesse zur Qualitätssicherung festgelegt werden.
Noch vor fünf Jahren hätten wir Ihnen von einer Serienfertigung abgeraten. Heute sind die Preise für Kleinserien ähnlich wie im Spritzguss. Nötig ist aber eine gute Planung. Möglicherweise müssen Sie die Geometrie eines bekannten Bauteils ändern, wenn Sie es drucken wollen. Das ist zum Beispiel auf Xometry durch die Verbindung zu Konstruktionssoftware ganz einfach. Ein spezielles Add-In bettet Autodesk Fusion 360 in die Plattform ein. Für ein Material wird dann innerhalb von Sekunden der Produktionspreis ermittelt. So können Entwickler zunächst verschiedene Materialien in der Theorie ausprobieren, ehe sie das Teil in Auftrag geben.

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August

all about automation, Zürich

Fachmesse für Industrieautomation
28. und 29. August
www.aaa-zürich.ch

maintenance, Zürich

Leitmesse für industrielle Instandhaltung
28. und 29. August
www.maintenance-schweiz.ch

September

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Internationale Messe für Metallbearbeitung
10. bis 14. September
www.messe-stuttgart.de/amb

Ineltec, Zürich

Treffpunkt der Schweizer Elektrobranche
11. und 12. September
www.ineltec.ch

ILMAC, Lausanne

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie
18. und 19. September
www.ilmac.ch