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Fertigungsverfahren optimieren mit 3D-Druck

Metallhersteller und Auftragswerkstätten verwenden Bearbeitungswerkzeuge, die in Sachen Alter, Funktionen, Dimensionen und Kosten das gesamte Spektrum abdecken. Von fünfachsigen Frässtationen bis hin zu Entgratungswerkzeugen kommen alle möglichen Technologien zum Einsatz, um Aufträge zum Lieferdatum und im Rahmen des Kostenvoranschlags zu erledigen.

Polymerbasierte 3D-Drucker kommen Ihnen vielleicht nicht als erstes in den Sinn, wenn Sie an die nächsten Investitionen denken. Dennoch motivieren sinkende Druckerkosten und bessere Materialeigenschaften immer mehr Metallfabrikanten dazu, Technologien wie den Desktop-Stereolithografie-(SLA)-3D-Druck für die Prototypenherstellung und die Fertigung zum Einsatz zu bringen.

Im Folgenden lernen Sie Möglichkeiten kennen, um per 3D-Druck Ihre betriebliche Effizienz zu steigern und Outsourcingkosten für Teile wie Vorrichtungen und Werkzeuge einzusparen. Gelegenheiten dazu bieten sich über die gesamte Lieferkette hinweg, von der Fertigungsvorbereitung über die Fertigung bis hin zu fertigen Teilen. Sehen Sie sich auch gerne unser Webinar an, um einen umfassenden Überblick zu erhalten.

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Der 3D-Druck wird günstiger

Moderne Werkstätten müssen sich jederzeit an wechselhafte Kundenbedürfnisse anpassen können und neue Mittel und Wege finden, um effizient, agil und wettbewerbsfähig zu bleiben.

Ingenieure und Designer verwenden den SLA-3D-Druck schon seit den 1980ern, doch bis vor Kurzem waren die Anschaffungskosten exorbitant und für den Betrieb waren fachkundige Techniker nötig. Dementsprechend wurden diese Maschinen von Metallfabrikanten nur selten eingesetzt.

Kostengünstige und benutzerfreundliche SLA-3D-Drucker haben den Bereich von Einsatzszenarien ausgeweitet, wo die Technologie wirtschaftlich ist. Und viele konventionelle Fertigungsbranchen beginnen, additive Technologien wie SLA oder selektives Lasersintern (SLS) einzusetzen, um Zeit zu sparen, Arbeitskosten zu senken und ihren Kunden einen Mehrwert zu bieten.

Herstellung von Prototypen, Planung und Fertigungsvorbereitung

Die Herstellung mehrerer Versionen eines Prototypen durch Fräsen aus Metall oder Plastik oder ähnliche Fertigungsmetoden ist im Vergleich zu additiven Verfahren äußerst kostspielig. Zur Fertigung von Metallteilen ist oft das Mitwirken hochqualifizierter Techniker erforderlich, und suboptimale subtraktive Verfahren verschwenden Rohstoffe und verschleißen die Werkzeugbestückung übermäßig.

Um den Sitz oder bestimmte Funktionen zu bewerten oder die Designvorstellungen zu vermitteln, können Sie Prototypen aus SLA-Kunstharzen drucken und so Kosten und Arbeitszeit sparen.

Für viele Unternehmen stellt die Prototypenfertigung das Einfallstor für 3D-Druck dar.
Für viele Unternehmen stellt die Prototypenfertigung das Einfallstor für 3D-Druck dar.

Funktionsfähige Prototypen

3D-Druck und fortgeschrittene Materialien machen es leichter für Ingenieure und Designer, Konzepte zu testen, Anforderungen zu kommunizieren und Designs auf ihre Fertigungseignung hin zu prüfen.

Rapid Prototyping ermöglicht die Herstellung kleiner Chargen, einmaliger maßgeschneiderter Lösungen und von Unterbaugruppen für EVT- und DVT-Modelle, um vor der Anschaffung teurer Werkzeugausstattung für die Fertigung Feld- und hausinterne Tests durchzuführen.

Viele Unternehmen verwenden den 3D-Druck eingangs für Rapid Prototyping, entdecken dann aber wie bei anderen Tools auch schnell andere Bereiche, in denen die Technologie Zeit sparen und einen Mehrwert schaffen kann.

Erfahren Sie, wie Paralenz 3D-gedruckte Teile für funktionale Tests und für die Kommunikation mit den 17 Lieferanten, die Teile für ihr Produkt maßfertigen, verwendet hat.

Kommunikationsmodelle

Maßgetreue Zeichnungen sind seit jeher der Standard zur Kommunikation der Designvorstellungen für gefräste Komponenten. Doch um diese Zeichnungen zu verstehen, ist Fachwissen und aufmerksames Lesen erforderlich, besonders bei komplexeren Teilen und Baugruppen.

Physische Modelle können Details von 2D-Zeichnungen besser darstellen und damit die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und Missverständnissen senken. Fertigungsingenieure können Aspekte des Design for Manufacturability (DFM) wie Platzanforderungen für Werkzeuge, Minimaldurchmesser und die Anzahl von Arbeitsschritten mithilfe von 3D-Modellen besser für Kunden und andere Teammitglieder darstellen.

Mit 3D-Druck ist es einfach, zusätzlich zu maßgetreuen Zeichnungen auch physische Modelle zur Verfügung zu stellen. Desktop-Drucker können ihre Arbeit ohne menschliches Zutun verrichten und benötigen jeweils nur wenige Minuten, um den Druck einzurichten und das gedruckte Teil nachzubearbeiten. Ingenieure können am Ende ihres Arbeitstages den Druckauftrag für ein Kommunikationsmodell einrichten und am nächsten Morgen das fertige Teil aus dem Drucker entnehmen.

3D-gedruckte Modelle können 2D-Zeichnungen Leben einhauchen und die Kommunikation zwischen Fertigungsingenieuren und Fräsern insbesondere für komplexe Teile mit detaillierten Merkmalen erleichtern.
3D-gedruckte Modelle können 2D-Zeichnungen Leben einhauchen und die Kommunikation zwischen Fertigungsingenieuren und Fräsern insbesondere für komplexe Teile mit detaillierten Merkmalen erleichtern.

Ersatzeinsätze

Die Markteinführungszeit ist ein wichtiger Faktor für die Entwicklung neuer Produkte. Je komplexer ein Produkt, desto wahrscheinlicher ist es, dass Verzögerungen in der Lieferkette sich auf die Einrichtung der Fertigungsabläufe auswirken.

Anstatt mit der Montage auf die Anlieferung aller Komponenten zu warten und um kostspielige Tests fertiger Teile zu vermeiden, können sogenannte Ersatzeinsätze 3D-gedruckt und im fertigen Produkt getestet werden. Mithilfe solcher „Platzhalter“-Teile können Fertigungsingenieure Fertigungslinien schnell einrichten, die Ergonomie von Vorrichtungen bewerten und früher im Fertigungsverfahren Automatisierungsprozesse konfigurieren.

Ersatzeinsätze eignen sich zudem für teure Teile oder Unterbaugruppen, die besonders empfindlich sind oder in Verfahren wie Overmolding zerstört würden. Zudem können Arbeiter mithilfe kostengünstiger Ersatzeinsätze geschult und Maschineneinstellungen getestet werden, ohne teure Endprodukte zu beschädigen.

Fertigungstools

Desktop 3D-Druck erlaubt es Herstellern, Auftragswerkstätten und Vertragsherstellern aller Unternehmensgrößen, Vorrichtungen und Werkzeugbestückung schnell und kosteneffektiv unternehmensintern herzustellen.

Pankl Racing Systems verwendet maßgefertigte 3D-gedruckte Vorrichtungen zur Herstellung von Motorradausrüstung.
Pankl Racing Systems verwendet maßgefertigte 3D-gedruckte Vorrichtungen zur Herstellung von Motorradausrüstung.

Durch das Drucken von Vorrichtungen in derselben Fertigungsanlage, in der auch die alltägliche Produktion erledigt und Auftragsarbeiten durchgeführt werden, kann im Vergleich zum Outsourcen von Teilen an externe Anbieter die Durchlaufzeit um Tage oder Wochen senken, den Betrieb agiler machen und die Kosten maßgeblich eindämmen.

Hersteller und Fräswerkstätten verwenden fortgeschrittene SLA-Materialien ffür eine Vielzahl von Anwendungen – hauptsächlich für Vorrichtungen, aber auch zur Fertigung von Masken für das Streichen, Lackieren und Bestrahlen und zur Anpassung von Arbeitszellen und Montagewerkzeugen mit maßgefertigten Komponenten.

3D-gedruckte Vorrichtungen sind besonders nützlich, wenn für Teile komplexe Oberflächen, kleine Durchmesser, Freistiche oder detaillierte Merkmale erforderlich sind, die mit konventionellen Fertigungsmethoden nur schwer erzielt werden können.

Laden Sie das Whitepaper Design von Vorrichtungen mit 3D-Druck herunter, um sich einen ausführlichen Überblick über die Grundlagen des Designs von Vorrichtungen, bewährte Praktiken und Tipps zur Validierung zu verschaffen.

Fertige Teile

Aktuell ersetzen Hersteller kleine, von externen Anbietern bezogene gefräste und gedrehte Komponenten zur finalen Werkzeugbestückung durch 3D-gedruckte Komponenten aus verschiedenen technischen Materialien.

Gedruckte Teile können per Bohren, Drehen und Fräsen bearbeitet werden, wenn strengere Toleranzen erforderlich sind. Zudem können weitere Hardwareteile wie warm-eingebettete Einsätze eingepasst werden.

Informieren Sie sich über die technischen Kunstharze von Formlabs, die wir umfassenden Tests unter harschen Bedingungen unterzogen haben.

Als eine outgesourcte Spider-Kupplung für eine Linsenpoliermaschine in der falschen Größe geliefert wurde, 3D-druckte ein Ingenieur bei A&M Tool and Design für eine wichtige Messe einen Ersatz aus Durable Resin.
Als eine outgesourcte Spider-Kupplung für eine Linsenpoliermaschine in der falschen Größe geliefert wurde, 3D-druckte ein Ingenieur bei A&M Tool and Design für eine wichtige Messe einen Ersatz aus Durable Resin.

So ziehen Sie den größtmöglichen Nutzen aus additiven Fertigungsverfahren

Für viele Hersteller und Auftragswerkstätten ist der 3D-Druck von modellgetreuen Prototypen und robusten Fertigungswerkzeugen nur der Anfang.

Von der Materialhandhabung bis hin zur Einrichtung neuer Fertigungslinien sind diejenigen Mitarbeiter in der Lage, die besten Gelegenheiten zur Maximierung des Mehrwertes additiver Technologien zu identifizieren, die tagtäglich Teile fertigen, Kundenanforderungen erfüllen und Erträge steigern.

Während neue CNC-Fräsen für Gewöhnlich zusätzlich zu den hohen Anschaffungskosten auch noch mehr Betriebspersonal und Programmierer erfordern, müssen bei Desktop- und Benchtop-3D-Druckern nur eine Datei geladen und ein Knopf gedrückt werden – und schon beginnt die Produktion. Und dank ihrer geringen Kosten können weitere Maschinen angeschafft werden, wenn die Nachfrage steigt, ohne das Budget über die Gebühr zu strapazieren.

Erfahren sie mehr über 3D-Druck und die Fertigung und sehen Sie sich unser Webinar an, um fünf Methoden kennenzulernen, mit denen Hersteller und Fertigungswerkstätten in verschiedenen Branchen den 3D-Druck erfolgreich implementiert haben.

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