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3D-Druck in der Fräswerkstatt: Lektionen von A&M Tool

In der Fertigung hat die Geschwindigkeit seit jeher eine intime Verbindung mit dem Erfolg. In einer Technologiewelt, die sich permanent im Umbruch befindet, haben Fertigungsunternehmen und Metallwerkstätten die Möglichkeit, ihre Effizienzen mit neuen Hilfsmitteln zu steigern. Die Herausforderung besteht dabei darin, Technologie auszuwählen, die Modernisierungsinitiativen zuverlässig und kosteneffektiv hochskalieren können.

A&M Tool and Design begleitet die Entwicklung dieser Präzisions- und Effizienzstandards seit über 65 Jahren. 1948 begann das Familienunternehmen als Präzisions-Metallwerkstatt, die ihre Produkte komplett selbst herstellte. Diese Beschreibung behält ihre Gültigkeit noch immer, wenngleich sich das Unternehmen mit der Zeit gewandelt hat: neben Facharbeitern, die an klassischen Bridgeport CNC-Fräsen arbeiten, steht ein Mazak PALLETECH System, das 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche unbeaufsichtigt laufen kann.

Die Werkstatt wurde im Lauf der Jahre immer wieder mit verschiedenen neuen Anlagen modernisiert, die zusätzlich zu verlässlicher traditioneller Technologie zur Anwendung kommen. Zudem verfügt das Unternehmen über nachgerüstete Lösungen zur Herstellung von Teilen und individuell angepassten Maschinen für Luft- und Raumfahrt, Optik und Robotik. Zu den Kunden gehören Boston Dynamics, LinkNYC, Goodrich und Corning.

Zusätzlich zur automatisierten Massenfertigungsanlagen wie dem PALLETECH schaffte die Werkstatt letztes Jahr einen gewerblichen Desktop-Stereolithographie-(SLA)-3D-Drucker an, um Projekte schneller zu bearbeiten und Kapazitäten freizumachen, mit denen das Unternehmen sein dünn besetztes Ingenieurteam verstärken konnte. Seitdem hat es den 3D-Druck erfolgreich hochskaliert und bringt ihn nicht mehr nur für die Prototypenherstellung sondern auch für Fertigungstools und zur Herstellung fertiger Teile für individuell angepasste Maschinen zur Anwendung.

„Der 3D-Druck hat sich zu einem unschätzbaren Tool in unserem Arsenal gemausert“, so Guido Jacques, Vice President of Operations bei A&M. „Es ist ein Klischee, aber er hilft uns wirklich dabei, kreativ zu denken."

In der Werkstatt von A&M Tool and Design sind eine Vielzahl verschiedener Technologien vertreten, von Bridgeport CNC-Fräsen bis hin zu einem Desktop-SLA-3D-Drucker.

In der Werkstatt von A&M Tool and Design sind eine Vielzahl verschiedener Technologien vertreten, von Bridgeport CNC-Fräsen bis hin zu einem Desktop-SLA-3D-Drucker.

Ein Ausbau der Fertigungskapazitäten mit 3D-Druck

A&M Tool hat seinem Arsenal vor weniger als einem Jahr einen Formlabs Form 2 Desktop-3D-Drucker hinzugefügt, um die Herstellung von Prototypen zu beschleunigen und die Kapazitäten zur kostengünstigen hausinternen Herstellung von Teilen auszubauen.

Um die Prototypenherstellung effektiv zu ersetzen, die andernfalls arbeitsintensivere Prozesse oder Workflows erfordern würde, musste der 3D-Druck sowohl kosteneffektiv als auch präzise sein. Ryan Little, ein Mechaniker von A&M Tool, informierte sich über die Drucker, die den Ansprüchen des Unternehmens am ehesten gerecht würden, und wählte schließlich den Form 2 aus.

„Eines unser Kriterien war, dass der Drucker relativ unabhängig laufen konnte und vom Personal wenig Schulungen erforderte,“ so Little. „Wir können einige der CNC-Fräsen unten verwenden, doch die sind nur selten verfügbar. Und eine CNC-Fräse in Mastercam für einen komplexen Auftrag zu programmieren oder den Vorgang am Controller selbst zu steuern, kann Stunden dauern. Mit der Software PreForm dauert die Eingabe des Druckauftrags zehn Minuten und ist unheimlich leicht.“

Das Wechseln der Werkzeugausstattung und das Einrichten von CNC-Fräsen kann Stunden dauern, während die Vorbereitung eines 3D-Druckauftrags weniger als zehn Minuten in Anspruch nimmt.

Das Wechseln der Werkzeugausstattung und das Einrichten von CNC-Fräsen kann Stunden dauern, während die Vorbereitung eines 3D-Druckauftrags weniger als zehn Minuten in Anspruch nimmt.

Die Prototypisierung von Werkzeugen optimieren, Feedback-Schleifen verkürzen

Little und sein Team finden am laufenden Band Möglichkeiten, um den 3D-Druck zur kosteneffektiven Herstellung von Kunststoffteilen zu nutzen und so Workflows und Projekte zu optimieren. Die Werkstatt verwendet den Drucker, um die Auswirkungen von Fehlern zu mindern und Prozesse wie die Prototypenherstellung vor der Fertigung, die Herstellung von Fertigungswerkzeugen oder den Druck von fertigen Teilen als kurzfristige Lösung zu beschleunigen.

In vielen Fällen wird die Entscheidung basierend auf dem Material getroffen: Muss dieses Teil aus Metall bestehen? Kann ein Polymer-Material als Ersatz herangezogen werden?

„Unsere Ingenieure können eine Menge verschiedener Materialien auf der Drehmaschine einspannen. In 20 Minuten können wir einen Schaft mit einem bestimmten Durchmesser herstellen, und das bei einer hohen Präzision. Doch wenn ein Fräser fünf Stunden braucht, um die Herstellung zu programmieren, sowie zehn Stunden für den Herstellungsprozess, wählen wir den 3D-Druck, anstatt das Teil zu fräsen.", so Little. „Es ist ganz ähnlich wie beim Fräsen, wo man das Teil vermutlich aus Aluminium herstellen könnte. Es muss nicht unbedingt Titan sein.“

Das Technikteam von A&M Tool verwendet den Form 2 3D-Drucker regelmäßig, um Teile für die Prototypisierung, Werkzeugzeugausstattung und mehr herzustellen.

Das Technikteam von A&M Tool verwendet den Form 2 3D-Drucker regelmäßig, um Teile für die Prototypisierung, Werkzeugzeugausstattung und mehr herzustellen.

Beschleunigen der Prototypenherstellung

Für die Prototypenherstellung verwendete die Werkstatt 3D-Drucke zunächst, um Passform und Funktion zu testen. Per 3D-Druck konnten Little und sein Team Teile viel schneller herstellen und Downtimes vorbeugen, indem sie Teile über Nacht druckten und diese somit am nächsten Morgen zur Verfügung hatten. 3D-Druck ist besonders für geometrische Formen nützlich, deren Fertigung auf einer CNC-Fräse kosten- oder zeitintensiv wäre.

„Der Drucker fühlt sich fast wie ein Beiwerkzeug zur CAD-Software an“, so Little. „Wir fertigen eine Menge von Prototypen für verschiedene Werkzeugarten. Ohne den Form 2 blieben viele Prototypen in der CAD-Software gefangen, bis wir zum Fräsen übergehen können. Und einige Ideen könnten wir nie umsetzen, weil sie nicht praktikabel wären.“

Viele der Teile, die A&M herstellt, sind verschleißgefährdet oder tragen Lasten. Little verwendet für die Prototypenfertigung starker, funktionaler Teile und Baugruppen, die kurzzeitigen Belastungen unterzogen werden, oft Tough Resin. Erfahren Sie mehr über die technischen Kunstharze von Formlabs oder fordern Sie einen kostenlosen Probedruck an, um sich selbst von ihrer Qualität zu überzeugen.

Die Programmierung von CNC-Fräsen erfordert Expertise und Zeit. Wenn ein Teil nicht aus Metall bestehen muss, kann es sich beim 3D-Druck um ein praktisches Hilfsmittel handeln, um Prototypen oder Fertigungswerkzeuge schneller und kostengünstiger herzustell

Die Programmierung von CNC-Fräsen erfordert Expertise und Zeit. Wenn ein Teil nicht aus Metall bestehen muss, kann es sich beim 3D-Druck um ein praktisches Hilfsmittel handeln, um Prototypen oder Fertigungswerkzeuge schneller und kostengünstiger herzustell

Kommunikationsvorteile

Das Technikteam von A&M verwendet 3D-Drucke zudem, um mit Fräsern und Schweißern zu kommunizieren. Sie helfen, komplexe technische Zeichnungen in physische Modelle zu überführen. Und immer mehr fordern auch die Fräser selbst Modelle an.

„Manchmal sehen wir ein fertiges Teil und stellen fest, dass ein Loch in die falsche Richtung gestanzt wurde oder ein bestimmtes Merkmal sich auf der falschen Seite befindet – Probleme, die sich nicht so leicht beheben lassen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Teil größtenteils fertig und wir müssen von Vorne beginnen,“ so Little.

„Wir haben talentierte Fräser, die Zeichnungen mit so vielen Call-outs interpretieren können, dass sie kaum noch verständlich sind. Doch selbst diese müssen manchmal noch nachfragen, besonders wenn es sich um komplexe Formen wie Hinterschnitte handelt. Wenn wir eine Baugruppe oder eine SolidWorks-Datei haben, 3D-drucken wir ein Modell des Teils und geben es ihnen. Das lieben sie. Die gesamte Werkstatt fängt an, neue Ideen aufzuzeichnen.“

Hausintern hergestellte Haltevorrichtungen und 3D-gedruckte fertige Teile

Auch jenseits der Prototypenherstellung hat das A&M-Team den 3D-Druck ausgebaut und stellt jetzt funktionale Teile wie Vorrichtungen oder sogar verschiedene fertige Teile wie ergonomische Knöpfe für eine nach Maß angefertigte Maschine oder eine Spider-Kupplung als kurzfristige Lösung für eine ihrer großen Linsenpoliermaschinen her.

Als beispielsweise eine Spider-Kupplung für eine der großen Linsenpoliermaschinen zwei Tage vor einer wichtigen Messe in der falschen Größe geliefert wurde, designte und 3D-druckte Little im Handumdrehen aus Durable Resin einen Ersatz in der richtigen Größe. Die gedruckte Kupplung wurde verwendet, um den Motor einer Schleifmaschine mit zwei PS zu betreiben.

Als eine outgesourcte Spider-Kupplung für eine Linsenpoliermaschine in der falschen Größe geliefert wurde, designte und 3D-druckte Little aus Durable Resin einen kurzfristigen Ersatz in der richtigen Größe vor einer großen Messe.

Als eine outgesourcte Spider-Kupplung für eine Linsenpoliermaschine in der falschen Größe geliefert wurde, designte und 3D-druckte Little aus Durable Resin einen kurzfristigen Ersatz in der richtigen Größe vor einer großen Messe.

Vorrichtungen und andere individuell angepasste Fertigungswerkzeuge sind von grundlegender Bedeutung für eine effiziente und effektive Fertigung. Unserem Leitfaden für das Design 3D-gedruckte Vorrichtungen können Sie bewährte Praktiken und Praxistipps entnehmen.

Ausbau der Fertigungskapazitäten in Fräswerkstätten per 3D-Druck

A&M Tool verwendet seit weniger als einem Jahr einen 3D-Drucker und findet immer wieder praktische, neue Anwendungen und experimentiert mit neuen Materialien.

„Mit dem 3D-Druck können wir viele Teile herstellen, mit denen wir in der Werkstatt Probleme hätten – geometrische Formen bei Teilen, die auf einer Fräse der reinste Alptraum wären usw.“, so Little. „Das stellt einen wahren Vorteil für die Werkstatt dar.“

„Die Investition amortisiert sich von selbst, weil wir so Dinge implementieren können, an die unsere Kunden zum Kaufzeitpunkt nicht einmal denken. Wir sind sehr zufrieden mit dem Form 2, und sehr zufrieden mit der Entscheidung, die wir getroffen haben," so Jacques.

Fertigungsunternehmen und Fräswerkstätten in allen Branchen verwenden verstärkt 3D-Druck, um die betriebliche Effizienz zu steigern und die Kosten für das Outsourcing von Teilen wie Vorrichtungen und Werkzeugausstattung zu verringern. Sehen Sie sich unser Webinar an, um mehr darüber zu erfahren, wie Unternehmen in der Fertigung von der Verwendung von 3D-Druckmaterialien profitieren können. Zudem sprechen wir über bewährte Praktiken, um die Designfreiheit des 3D-Drucks zu nutzen, um bessere Vorrichtungen zu bauen.

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