MANUFACTURING
Der Wert der additiven Fertigung liegt auf der Hand: Kostenreduzierung in Produktionslinien
Der 3D-Druck hat in den letzten fünf Jahren einen langen Weg zurückgelegt. 3D-Drucker sind mittlerweile problemlos erhältlich und erschwinglich, und das Wissen über diese Technologie hat in den Unternehmen zugenommen. Die Technik ist als eigenständige Fertigungstechnologie anerkannt und ist häufig in den Medien präsent.
In diesem Jahr wurde das erste 3D-gedruckte Haus verkauft, und neben einer großen Anzahl von Konsumgütern werden 3D-gedruckte Produkte routinemäßig in einer Vielzahl von Sektoren eingesetzt, von erneuerbaren Energien bis zum Gesundheitswesen. Kurz gesagt hat uns die AM-Fertigung eine zusätzliche Möglichkeit zur Herstellung von Objekten eröffnet. Weniger häufig wird jedoch der Wert des 3D-Drucks anerkannt, der so naheliegend ist, z. B. die Kostenreduzierung in Produktionslinien durch die Optimierung von Werkzeugen.
Kleiner Aufwand, große Wirkung
Es lässt sich nicht leugnen, dass die AM-Fertigung bei Endbauteilen einen erheblichen Wert hinzufügen kann. Allerdings sind diese Produkte oft das Ergebnis umfangreicher F&E-Projekte mit erheblichen Kosten und Vorlaufzeiten. Um von der AM-Fertigung zu profitieren, müssen Fertigungsunternehmen jedoch nicht groß denken und ihr Endprodukt radikal verändern – sie können einfach den Prozess verbessern. In der Tat kann die AM-Fertigung schnelle Gewinne liefern, wenn sie in bestehende Fertigungsprozesse integriert wird.
Für diejenigen, die mit und an hochkomplexen traditionellen Produktionslinien arbeiten, wird dies eine Überraschung und Erleichterung sein. Produktionslinien umfassen in der Regel Zehntausende von Greifern, Halterungen und anderen Komponenten, die alle eine Chance für AM-Fertigung darstellen. Die additive Fertigung muss und möchte die traditionelle Fertigung nicht ersetzen. Was sie jedoch bewirken kann, ist die Reduzierung der Kosten in traditionellen Produktionslinien – sei es beim Spritzgießen, bei komplexen Montagelinien oder in Abfüllanlagen. Darüber hinaus kann sie Vorteile bringen, die über Kosteneinsparungen hinausgehen.
Kleine Änderungen in Ihrer Produktion, wie dieser neu gestaltete Sauggreifer, können erhebliche positive Auswirkungen haben.
Halbierte Kosten für eine einfache Vorrichtung bei Volvo (plus zusätzliche Vorteile)
Nehmen wir zum Beispiel Volvo Car Gent. Die Hälfte der jährlichen Autoproduktion von Volvo findet in diesem Werk statt, in dem stündlich etwa 57 Autos vom Band laufen. Geschwindigkeit ist der Schlüssel, aber auch Präzision ist wichtig. Dies ist eine noch größere Herausforderung, wenn man bedenkt, dass drei verschiedene Baureihen – und verschiedene Modelle innerhalb jeder Baureihe - in derselben Produktionslinie hergestellt werden.
Jedes Auto erfordert eine spezifische Kennzeichnung mit Logo, Modellnummer und anderen Markierungen. Dies kann schwierig sein, da die Plakette schnell und ohne Beschädigung des Lacks an einer bestimmten Stelle angebracht werden muss. Bisher wurde dies mit einer Vielzahl von umständlichen Aufleimschablonen bewerkstelligt – eine unglückliche Kombination aus schwer, empfindlich und teuer. Außerdem dauerte es sechs Wochen, bis eine kaputte Schablone durch eine neue ersetzt werden konnte.
Diese Art von kompliziertem Produktionswerkzeug ist oft der beste Kandidat, um die Möglichkeiten der AM-Fertigung zu zeigen. Der wichtigste Gedanke bei der Betrachtung der Schablone für AM-Fertigung: Genauso wie Endprodukte nicht vollständig in 3D gedruckt werden müssen, müssen auch nicht alle Teile eines Fertigungswerkzeugs gedruckt werden, insbesondere wenn eine Kombination die Kosten senkt.
Diese Schablone hat auch 3D-gedruckte Komponenten und kostet 48 % weniger als eine herkömmliche Schablone.
Das Team von Materialise sah sich die Schablone an und erkannte, dass sie aus einer Mischung aus handelsüblichen und 3D-gedruckten Teilen hergestellt werden könnte, um sie in vielerlei Hinsicht zu verbessern. Sie begannen mit standardmäßigen Carbon-Rohren für den Rahmen, die leicht, haltbar und einfach erhältlich sind. Diese wurden dann mit 3D-gedruckten Verbindungspunkten, Pads und Puffern angepasst. Jede Komponente wurde aus verschiedenen Materialien mit den am besten geeigneten Eigenschaften hergestellt. Insgesamt kostete die Schablone 48 % weniger als die vorherige.
Aber Kosteneinsparungen können auf viele Arten erfolgen.
Diese Flexibilität bei der Herstellung der Schablone verbesserte nicht nur die Geschwindigkeit und Präzision, mit der Volvo Autos herstellen konnte, sondern brachte noch weitere Vorteile mit sich – und das bei fast halbierten Kosten. Die Schablone war um fast zwei Drittel leichter, sodass sie einfacher und sicherer zu bedienen war, was zu einer weiteren logischen Kosteneinsparung führte, da weniger Fehler auftraten. Die kürzeren Durchlaufzeiten bedeuten ein geringeres Risiko kostspieliger Ausfallzeiten und einen geringeren Bedarf, die Schablonen vor Ort zu lagern. Was zunächst als billigeres Produktionsmittel gedacht war, brachte schließlich neben Vorteilen in den Bereichen Gesundheit, Sicherheit, Qualität und Lieferkette auch zahlreiche Kostenvorteile mit sich.
Mehr langfristige Vorteile
Die neue Schablone von Volvo bedeutete eine direkte Kostenverbesserung gegenüber ihrer Vorgängerin. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass dies nicht immer der Fall ist. 2017 trat Signify (damals als Philips Lighting bekannt) mit einem interessanten Vorschlag an Materialise heran. Könnte der 3D-Druck eingesetzt werden, um die Ausfallrate bestimmter Komponenten am Fließband zu verbessern? Das Ergebnis der Zusammenarbeit war die Neuerfindung einer Lampenhalterung und eines Sauggreifers, die seit vier Jahren ohne einen einzigen Ausfall funktionieren und Kosteneinsparungen von rund 89.000 Euro pro Jahr ermöglichen.
Diese Anwendung verdeutlicht, dass Signify in großen Dimensionen denkt. Der Bauteilpreis selbst war nicht der Grund für die Kostenreduzierung, aber durch den Wegfall des Wartungsaufwands hat Signify über vier Jahre hinweg mehr als eine Viertelmillion Euro eingespart. Und das alles mit ein paar Bauteilen, die in eine Hand passen.
Kostensenkung durch Innovation
Bahnbrechende Innovationen können unglaubliche Werte freisetzen, und wir sollten die Grenzen des 3D-Drucks von Endprodukten unbedingt weiter ausreizen. Aber große Träume sollten nicht bedeuten, dass wir die direkt vor uns liegenden Möglichkeiten übersehen: die vielen traditionellen Produktionslinien weltweit, die voll von einfachen Teilen sind, die heute verbessert werden können, um die Kosten und den Fußabdruck der gesamten Fertigung zu reduzieren.
Volvo Car Gent fand heraus, dass Gewicht und Kosten gesenkt und gleichzeitig die Präzision und die Mitarbeitersicherheit verbessert werden konnten. Und das alles nur an einem kleinen Teil der Produktionslinie. Was als Versuch begann, wurde schnell zu einer neuen Denkweise in der Produktion – eine Gelegenheit, etwas über AM-Fertigung zu lernen und die Art und Weise der Herstellung von Grund auf und von innen heraus zu verändern.
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