Wenn Sie jahrelang oder vielleicht sogar jahrzehntelang mit denselben Herstellungsmethoden gearbeitet haben, kann es entmutigend sein, sich mit einer anderen Technologie vertraut zu machen.
Aber ganz gleich, welches Teil oder Produkt Sie herstellen, dies könnte das Jahr sein, in dem Sie entdecken, wie die additive Fertigung dazu beitragen kann, Ihre Prozesse zu rationalisieren, die Produktion zu lokalisieren, die Kosten zu senken und die Nachhaltigkeit in Ihrer Fertigung zu verankern. Hier sind unsere besten Gründe, die Revolution des 3D-Drucks zu begrüßen.
Unterbrechung der Lieferkette
Die additive Fertigung hat erhebliche Auswirkungen auf die Lieferketten, da sich immer mehr Unternehmen zumindest teilweise von den traditionellen Fertigungsmethoden abwenden.
Einer der großen Vorteile von AM ist, dass Teile auf gedruckt werden können. Sie werden kostengünstig und schnell produziert, je nach Bedarf, und innerhalb von Tagen statt Wochen verschickt.
Der 3D-Druck kann auch das Risiko verringern, anstatt sich auf einen einzigen Lieferanten für ein kritisches Teil zu verlassen, und ein Produkt zukunftssicher machen, da Ersatzteile einfach aus digitalen Daten hergestellt werden können, anstatt einen großen, teuren Bestand zu lagern, der vielleicht nie verwendet wird. Hier bei Ricoh 3D arbeiten wir mit Kunden wie Groupe SEB, die KRUPPS-Kaffeemaschinen herstellen, um sicherzustellen, dass sie ihr 10-Jahres-Reparaturversprechen für die Lieferung von Ersatz- und Austauschteilen einhalten können.
Bei AM geht es jedoch nicht nur um die Herstellung von Prototypen und Teilen für den Endverbraucher. Maßgeschneiderte Vorrichtungen werden zunehmend ohne teure Werkzeuge entworfen und hergestellt, um die Effizienz der Produktionslinie erheblich zu verbessern.
Gestaltungsfreiheit
Der 3D-Druck bietet eine Designfreiheit, die keine andere Fertigungstechnik bieten kann. Zusammen mit der ausgefeilten Optimierungssoftware , die bei AM zur Verfügung steht, können organische Formen und komplexe Geometrien geschaffen werden, die bisher unmöglich waren. Es gibt nur sehr wenige Einschränkungen – fast alles , was man sich im CAD vorstellen kann, kann auch gedruckt werden.
Dies ist eine enorme Veränderung gegenüber der Design for Manufacture (DFM) Methodik, die die Designer dazu ermutigt hat, Schwierigkeiten bei der Herstellung zu beseitigen und die Kosten zu minimieren. Die nächste Generation von Ingenieuren praktiziert DfAM (Design for AM) und verwendet standardmäßig generative Design-Software, was dazu beitragen wird, dass sich AM durchsetzt.
Mit DfAM können Teile radikal umgestaltet werden, um Baugruppen zu konsolidieren und Kosten zu senken, während die Leistung der Teile erhalten bleibt oder verbessert wird.
Personalisierung
Mehr denn je verlangen die Verbraucher nach einem personalisierten Ansatz und AM ist perfekt positioniert, um den Herstellern einen gangbaren Weg dorthin zu bieten. Der Automobilsektor treibt diesen Trend bereits voran. Volkswagen führt die Massenindividualisierung für 100.000 Fahrzeugkomponenten wie Schaltknäufe pro Jahr ein. Unsere Ingenieure haben auch an fortschrittlichen kundenspezifischen Anwendungen wie Autositz-Prototypen gearbeitet, die speziell auf die Form und Physiologie des Fahrers zugeschnitten sind. Die Flexibilität von AM macht zum einzigen kosteneffektiven und unkomplizierten Mittel der Personalisierung im Massenmaßstab.
Kleinserien-/Kleinserienproduktion und Prototyping
Der 3D-Druck wurde lange Zeit als Prototyping-Tool bezeichnet, weil er mehrere Design-Iterationen kosteneffektiv in Tagen statt in Monaten umsetzen kann. Das liegt vor allem daran, dass die Technologie Teile herstellen kann, ohne dass starre, teure und lange Vorlaufzeiten benötigte Werkzeuge benötigt werden. Die Technologie ist in der Lage, alles, was ihr in den Weg kommt, auf Knopfdruck herzustellen. Zu keinem anderen Zeitpunkt in der Geschichte war dies wichtiger – mit der Möglichkeit, die Produktion über Nacht umzustellen, wie es keine andere Branche konnte, als angesichts des Covid-19-Ausbruchs dringend PSA-Lieferungen benötigt wurden.
Bei AM sind die Preise für die Teile unabhängig von der Komplexität und der Anzahl der Teile relativ konstant. Das macht es zur kosteneffizientesten Herstellungsmethode, wenn es um die Produktion von Kleinserien und Prototypen geht. Bei allen Projekten gibt es einen Punkt, an dem wiederholbare Teile kosteneffektiver werden, wenn sie mit traditionellen Methoden hergestellt werden, aber mit den Materialentwicklungen und technologischen Verbesserungen, die jede Woche veröffentlicht werden, wird der 3D-Druck zunehmend als echtes Fertigungswerkzeug angesehen.
Umwelt
Der 3D-Druck ist die einzige Technologie, die nur das Material verwendet, das zur Herstellung des Teils benötigt wird. Printing-on-Demand und Materialrecycling tragen auch zunehmend zur Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft bei. Die einzigartige Fähigkeit des 3D-Drucks, Teile zu weniger, oder oft einzelnen Komponenten zusammenzufassen, bedeutet weniger Baugruppen, weniger Verbindungselemente und einen einfacheren Weg zum Recycling.
Die inhärente Nachhaltigkeit von AM geht jedoch weit über den Druckprozess hinaus. Der Wegfall der Notwendigkeit, Hunderte von Teilen zu lagern und die mit der Lagerhaltung verbundene Energie, Zeit und Ressourcen aufzuwenden, kann erhebliche grüne und finanzielle Auswirkungen haben. In der Regel werden AM-Teile auch vor Ort hergestellt und müssen daher nicht Tausende von Kilometern um die Welt transportiert werden, was zu enormenCO2-Einsparungen beiträgt.
Materielle Entwicklungen
Die ersten 3D-Drucker waren auf Prototyp-Materialien mit begrenzten funktionalen Anwendungen beschränkt, aber mit dem Markteintritt von Key Playern wie BASF steigt die Zahl der Materialien, die auf Endanwendungen ausgerichtet sind, ständig. Dadurch haben die Ingenieure Zugang zu einer großen Auswahl an Materialien: von technischen Werkstoffen wie Polypropylen bis hin zu Hochleistungspolymeren wie PEEK, vom 3D-Druck von Metallen bis hin zu Verbundwerkstoffen. Die Industrie verfügt heute über eine große Auswahl an Materialien, die für alle Anwendungen geeignet sind und die Skalierbarkeit von AM erhöhen.
Geschwindigkeit
Die Fähigkeit, Teile schnell herzustellen, war schon immer einer der Grundpfeiler des 3D-Drucks. Durch den Wegfall der langen Vorlaufzeiten teurer Werkzeuge ist es jetzt möglich, Teile innerhalb von Stunden zu produzieren. Mit spezialisierten Servicebüros, die eine Reihe von Technologien und mehreren Systemen anbieten, kann die Produktion oft innerhalb kürzester Zeit beginnen.
Diese Geschwindigkeit verdichtet den Produktentwicklungszyklus und fördert einen iterativen Designprozess, der ineffiziente Wartezeiten während der Produktion erheblich reduziert und das Betriebskapital schneller freisetzt.
Die Auswirkung der Markteinführungszeit darf nicht unterschätzt werden – mit 79% der neuen Produkte, die das Einführungsdatum verpassen (CGT/Sopheon Survey), haben Unternehmen eine enorme Chance, den 3D-Druck zu nutzen, um den Umsatz und die Rentabilität zu steigern. Für kleine Druckauflagen und Prototypen wird der 3D-Druck immer die schnellste Option sein, da er nicht an Mindestbestellungen oder Losgrößen gebunden ist.
Zugänglichkeit
Als die 3D-Technologie in den 80er Jahren zum ersten Mal eingeführt wurde, war sie spezialisiert und wurde oft als ein “Big-Budget”-Prototyping-Verfahren angesehen. Seitdem haben wir den Aufstieg von Maschinen- und Materialentwicklungen erlebt, die zu einer Vielzahl unterschiedlicher Verfahren geführt haben, die die Technologie kostengünstiger machen. Da immer mehr Unternehmen ihr Angebot diversifiziert und in diese Technologien investiert haben, und mit dem Aufkommen von Servicebüros, die die allgemeine Übernahme unterstützen, ist AM zur Technologie der Wahl für einmalige Prototypen bis hin zur Kleinserienproduktion geworden.
Der 3D-Druck hat auch große Gruppen von Hobbyisten und Fanatikern angezogen, wie es bei keiner anderen Technologie der Fall war. Benutzergruppen , die mit diesen Enthusiasten gegründet wurden, wie z.B. 3D Hubs, sind in den letzten Jahren regelrecht explodiert. verbindet Designer mit Einzelpersonen und Unternehmen, die Druckdienstleistungen kostengünstig anbieten und den Markt für den Desktop-Druck öffnen.
Die Technologie ermöglicht es allen Nutzern, auch denjenigen, die nur über begrenzte oder keine CAD-Erfahrung verfügen, auf Dateien auf Download-Seiten wie Thingyverse zuzugreifen. Das bedeutet , dass jedes beliebige Design von jedem hergestellt werden kann, und zwar jetzt in einer breiten Palette von Materialien.
Kosteneffektiv
Der 3D-Druck ist einzigartig in seiner Fähigkeit, kosteneffiziente Preise von einem Teil bis hin zur Kleinserienproduktion zu bieten. Oft ist der einmalige Preis deutlich kostengünstiger als andere traditionelle Technologien wie z.B. Spritzguss, da keine Investitionen in Werkzeuge und Anlaufkosten anfallen. Das bedeutet, dass die Arbeitskosten pro Stunde drastisch gesenkt werden und die Materialpreise niedriger sind, da das Teil von Grund auf gebaut wird. Traditionelle Fertigungstechniken werden rentabler, wenn die Stückzahlen steigen und die hohen Einrichtungskosten durch die großen Produktionsmengen gerechtfertigt sind.
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Innovation
Die zunehmende Bekanntheit der additiven Fertigung bedeutet , dass der Markt und die Kundennachfrage nach organischen Formen und innovativen maßgeschneiderten Lösungen steigt. Die Möglichkeit, den Designprozess neu zu überdenken, fördert nicht nur die Produktinnovation, sondern hat auch das Potenzial, die Art und Weise wie Teile und ihre Lieferketten verwaltet werden, zu verändern. Nur die Unternehmen, die sich aktiv mit der Technologie beschäftigen, werden letztendlich einen Wettbewerbsvorteil erlangen und die Bedürfnisse ihrer Kunden erfüllen. Die schnelle Markteinführung, die Möglichkeit der individuellen Anpassung und der Zugang zu einer erschwinglichen Produktion führen zu noch nie dagewesenen Designs und verändern die Dynamik der Herstellung und Lieferung – ob es sich nun um 3D-gedruckte Organe oder Infrastruktur auf dem Mars handelt!