3D-Druck
Booster für eine neue Einkaufssstrategie
Die additive Fertigung kann den Produktentwicklungs- und Fertigungsprozess im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren erheblich beschleunigen. Doch noch immer gilt es, alte Vorurteile auszuräumen.
Die additive Fertigung hat inzwischen bewiesen, dass sie mit neuen Technologien die industrielle Produktion neuartiger Gitterstrukturen und hochkomplexer Bauteile ermöglicht.
Zahlreiche Bauteile unterschiedlichster Branchen lassen sich über additive Fertigung heute schneller, günstiger und in besserer Qualität beschaffen als durch traditionelle Methoden. Industriell eingesetzt, hat die additive Fertigung heute nur noch wenig mit den vor fünfundzwanzig Jahren entwickelten Druckern zu tun, die bedächtig Schicht auf Schicht generierten.
Dank intensiver Forschungstätigkeit und hohen Investitionen hat sich die additive Fertigung technologisch stärker weiterentwickelt und ausdifferenziert als viele andere Industriebereiche. Während 3D-Druck früher bestenfalls zur Entwicklung von Prototypen eingesetzt wurde, machen zahlreiche Innovationen die Technologie inzwischen längst für die Serien- und Massenproduktion attraktiv.
Präzisionstechnik auf Basis von Licht
Eines der aktuell fortschrittlichsten Verfahren in der additiven Fertigung ist die Carbon DLS (Digital Light Synthesis). In einem photochemischen Prozess wird dabei flüssiges Harz mithilfe von UV-Lichtprojektionen zu festen Teilen ausgehärtet und in einem weiteren Prozessschritt mithilfe von Wärme zur benötigten Festigkeit verdichtet. Die Bauteilgrenzen lassen sich dabei vorab bis auf 100 Mikrometer genau definieren.
Auch komplexe Strukturen können über die Lichtoptik in hoher Auflösung schnell abgebildet werden, sodass neuartige Objekte und Gitterstrukturen in Rekordzeit aus dem Materialbecken herauswachsen. Den größten Fortschritt stellen jedoch die Einbettung des Druckverfahrens in einen umfassenden Prozess von der Entwicklung bis zur Herstellung, das schnelle und vereinfachte Prototyping sowie die standortnahe Produktion dar – Carbon beschreibt dies als »Idea to Production«-Plattform.
Vom Entwurf direkt in die Produktion
Mit der Software von Carbon können Produktdesigner die gewünschten Bauteile und Gitterstrukturen digital entwerfen und dann an beliebigen Standorten und Druckern, die dem Endkunden am nächsten sind, drucken lassen. Oberflächenstruktur, Härtegrad, Flexibilität und weitere Produkteigenschaften sind dabei vorab präzise kalkulierbar.
Mithilfe cloudbasierter Software, unterschiedlicher Materialien und einem weltweiten Netz an flexibel einsetzbaren 3D-Druckern kann ein Designer seine Anforderungsprofile direkt in konkrete Objekte umsetzen. Auch relativ kurzfristig entstehen in den Druckerzentren inzwischen hohe Stückzahlen. Als beispielsweise während der Pandemie die Produktionskapazitäten für die Abstrich-Stäbchen der Corona-Test fehlten, konnte Carbon mit einem in kürzester Zeit entwickelten Produkt aus der additiven Fertigung aushelfen.
Einsatz als industrielles Universalwerkzeug
Industrielle 3D-Drucker der neuesten Generation sind Universalwerkzeuge, die beliebige Strukturen in verschiedenen Härte- und Festigkeitsgraden bis zu einer bestimmten Größe herstellen können. Die Herstellung von maßgeschneiderten Industrie-Werkzeugen wie klassischen Stanz- oder Gußformen entfällt als Zwischenschritt in der industriellen Fertigung. Da die Produktion flexibler ist und daher näher an den Ort heranrücken kann, wo ein Produkt tatsächlich gebraucht wird, lassen sich auch Lieferwege verkürzen.
Im Konsumgüter-Bereich sind Teile aus der additiven Fertigung wegen der einzigartigen Optik und spezieller Produkteigenschaften bereits zu Kult-Objekten geworden. Für den industriellen Bereich entstehen in den gleichen Druckern außerdem Produkte wie Gehäuse, Trägersysteme, Befestigungen, Klammern, Dichtungen und Steckverbindungen zum Beispiel für Kabelbäume in der Automobilindustrie oder für den Maschinenbau. Für Batteriegehäuse, Lüfter oder Leiterplattenabdeckungen stehen auch flammhemmende Materialien zur Verfügung.
Flexibilität als Wettbewerbsvorteil
Die passende Software für das Design der Bauteile steht den Druckerherstellern ebenfalls zur Verfügung. Im Fall von Carbon enthält die Software auch umfangreiche Kataloge zu Gewebestrukturen und Materialeigenschaften. So lässt sich schon in der Produktentwicklung die gewünschte Oberflächenstruktur, Festigkeit und Lebensdauer eines Produkts einberechnen. Produktproben lassen sich innerhalb weniger Tage einfach herstellen und testen.
Vor dem Hintergrund wachsender Herausforderungen in den Lieferketten kann die additive Fertigung manchen Engpässen entgegenwirken und die Produktion näher an den Ort der Weiterverarbeitung heranrücken. Das enorme Potenzial der Technologie besteht vor allem auch darin, dass der gesamte Prozess von der Idee bis zur Produktion schlanker und variabler wird.
Die Vorzüge des 3D-Drucks rechtzeitig erkennen
Damit Unternehmen von der Technologie profitieren können, müssen Produkt- und Beschaffungsmanager die veralteten Vorurteile gegen die additive Fertigung über Bord werfen und sich auf die Besonderheiten der jeweiligen Verfahren fokussieren. Zwar ist es mitunter zunächst ungewohnt, mit den eigenen Ingenieuren und Designern in einer neuen Form zusammenzuarbeiten. Eine langwierige Überzeugungsarbeit wird aber nicht zu leisten sein.
