3D printing increases manufacturing efficiency

3D-Druck zur Produktionssteigerung. Lean Management

Lean Manufacturing. Für wen?

Schon lange Zeit wird die Produktion wird mit solchen Problemen wie Material-, Arbeitszeit- und Geldverschwendung bezogen auf Ersatzteile konfrontiert. Eine Lösung bietet das Lean-Manufacturing-Konzept zur Verschlankung des gesamten Produktionsprozesses sowie zur Kostenreduzierung. Als zeitgemäße Antwort auf die Herausforderungen, die vor Produktionsbetrieben und Unternehmen vom Lean-Management gestellt werden, gilt der 3D-Druck.

Die Verwendung von LEAN-Tools und -Regeln ermöglicht eine bessere Verwaltung sowie Organisation Ihres Unternehmens. Eine der wichtigsten Ideen dieses Konzeptes ist es, die Material-, Zeit- und Geldverschwendung zu eliminieren. Wie passen 3D-Drucker zu diesem Trend?

Lean Manufacturing, mit anderen Worten „schlanke Produktion“

Lean Manufacturing, mit anderen Worten „schlanke Produktion“, setzt eine schnellere Fertigung eines neuen Produktes unter Verwendung von weniger Werkzeugen, Raum sowie Arbeitsaufwand voraus.

Die Umsetzung des Lean-Manufacturing-Konzeptes erfordert eine genauere Verfolgung von Produktionsabläufen, Materialflüssen, Auftragsabwicklungsprozessen etc. Erst auf dieser Grundlage können die entsprechenden Maßnahmen zur Eliminierung von Verlusten getroffen werden. Bei der Lösung dieser Aufgabe sind neue Technologien, insbesondere verschiedene IT-Lösungen, behilflich. Die Branche gewann jedoch einen neuen Verbündeten im Kampf mit Überschüssen und Verlusten bei Fertigungsprozessen – 3D-Druck.

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Herstellung eines Presskollektors in 1:1 Skala mit der Verwendung von 3D-Drucktechnologie.
Manifold - 3D-gedruckter Prototyp
Prototype of a transportation tray 3D printed from red ABS by Geo Globe on industrial 3D printer INDUSTRY F340. holding by engineer
3D-gedruckte Transportschale in der Automobilindustrie hergestellt auf 3DGence INDUSTRY F340

Womit wird die Produktionsbranche konfrontiert?

1. Zeitaufwendige Produktion von Werkzeugen

In den letzten Jahren basiert die Produktion von Werkzeugen hauptsächlich auf dem Zerspanen, das sehr material- und zeitaufwendig ist. Die Herstellung eines Kleinteiles erfordert das Engagement von sogar einigen Personen. Das Problem ist etwas geringer, wenn man über seinen eigenen Werkzeugbau verfügt. Nicht alle Unternehmen sind imstande, diese Kosten zu tragen. Die Beauftragung einer Fremdfirma heißt längere Lieferzeiten sowie Kostensteigerung.

3D-Druck in der Produktion von Werkzeugen

Die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Druckes sind in Produktionsbetrieben riesig. Insbesondere, wenn es sich um die Herstellung von Werkzeugen handelt. Mit einem 3D-Drucker für industrielle Anwendungen wie z.B. 3DGence INDUSTRY F340 oder INDUSTRY F420 können verschiedene Bandmaße, Prüfgeräte, Abstandshalter etc. produziert werden. Was sind die Vorteile des 3D-Druckes für Unternehmen? Durch eigenes Drucken von Teilen in der FDM-/FFF-Technologie können die Lieferzeiten von einigen Wochen bis auf einige Stunden reduziert werden. Ferner werden die Gesamtkosten erheblich reduziert und beschränken sich nur auf die Materialkosten. Die Materialpreise unterscheiden sich voneinander, aber die Druckkosten unter Verwendung von solchen Filamenten wie PLA oder ABS betragen oft bis ein paar Dutzend Zloty.

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Bei Fertigung von Teilen mit größeren Abmessungen und aus technischen Materialien ist die Verwendung eines 3D-Druckers für industrielle Anwendungen eine wesentlich bessere Alternative. Mit dem 3DGence INDUSTRY F420 können wir Teile aus ULTEM sowie aus zur PAEK-Familie gehörenden Materialien produzieren. Verfügen Sie über ausreichende Fähigkeiten zum rechnerunterstützten Konstruieren (CAD), ist nur Ihre Vorstellungskraft die einzige Grenze.
Łukasz Lipiec, Technical Applications Engineer

2. Problematisches Prototyping

Jede Arbeit an einer neuen Produktversion erfordert manchmal einige Prototyping-Versuche in Verbindung mit Nachbesserungen, Modifikationen, Anpassung an Anforderungen, Neugestaltung von Produktionslinien, was oft mit Stillstandzeiten in Produktionsabläufen zusammenhängt. Deshalb ist es schwierig, einige Vorschläge für neue Produkte zu erstellen, aus denen diese sehr praktischen bzw. solche gewählt werden, die den Erwartungen der Verbraucher am besten gerecht werden können.

Der 3D-Druck beschleunigt und vereinfacht die Erstellung von Prototypen

Wenn wir Hersteller sind und oft an neuen Produkten arbeiten, bringt der Einsatz eines 3D-Druckers messbare Vorteile für unser Unternehmen. Der 3D-Druck ist sogar mehrmals schneller als konventionelle Produktionsprozesse. Die Industrieanlagen, wie z.B. 3DGence INDUSTRY F420, erreichen Geschwindigkeiten sogar bis 400 mm/s. Muss innerhalb einer sehr kurzen Zeit gedruckt werden, gilt dieser 3D-Drucker als sehr gute Alternative.

Wenn wir über einen gedruckten Prototyp verfügen und diesen dem für die Inbetriebnahme des Produktionsprozesses zuständigen Personal bereitstellen, bieten wir ihm die Möglichkeit, Maschinen, Werkzeuge sowie den geplanten Prozess noch vor der Produktion des ersten Produktes zu testen. Somit können die Realisierungszeiten sogar um einige Wochen verkürzt werden, wobei die Eliminierung von Prozessabweichungen in frühen Projektetappen wesentliche Ersparnisse bedeutet.

Erhalten Sie die benötigten 3D-Druckteile

Balluff vision3D printed
3D-Ausdruck eines Baugruppenelements
Ölskimmer wurde mit PEKK in 3D gedruckt_Kimya
3D-gedruckter Ölschäumer aus PEKK

3. Verluste, die auf die Lagerung von Ersatzteilen zurückzuführen sind.

Der Produktionsprozess erfordert in jedem Unternehmen einen ständigen Zugang zu Ersatzteilen von Maschinen und gesamten Produktionslinien. Da diese Unternehmen sich keine Stillstandzeiten leisten können, wird meistens mehr gelagert, als zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet werden kann. Das bedeutet Einfrieren von Geld sowie Mehrkosten, die für die Anmietung einer Lagerfläche ausgegeben werden müssen.

Der 3D-Druck von Maschinenteilen ist möglich

Als weitere Möglichkeit, die vom 3D-Druck geboten wird, gilt das Drucken von Maschinenteilen. Durch deren Fertigung in der FDM-/FFF-Technologie kann auf die Lagerung verzichtet werden, weil keine Lagerbestände gebildet werden müssen. Sie können einfach in dem Moment gedruckt werden, in dem sie nötig sind. Die Minimierung der Lagerbestände passt zum Lean-Manufacturing-Konzept.

Ein 3D-Drucker für industrielle Anwendungen verbessert die Produktionsmöglichkeiten.

Mit einem 3D-Drucker, der mit den technischen Materialien kompatibel ist, können wir nicht nur Teile, sondern auch komplette Werkzeuge wie Rollen, Förderer, Verbindungselemente, Formen und sogar Gehäuse produzieren. Die Ersparnisse sind sofort sichtbar.

Geeignetes Material

Je nach Umgebung, in der der jeweilige Teil betrieben werden soll, sind die Wahl eines geeigneten Materials sowie die Einstellung der 3D-Druckparameter notwendig. Zum Beispiel, wenn wir ein Tel benötigen, der bei hohen Temperaturen bis sogar 200 C betrieben werden soll, muss PEEK beim 3D-Druck verwendet werden. Dieses Filament zeichnet sich durch große Hitzebeständigkeit aus. Bei Herstellung von gegen Kraftübertragung beständigen Teilen ist es ratsam, PA-CF zu verwenden. Das Fachwissen über verschiedene Materialien ist notwendig, um Teile mit den gewünschten Eigenschaften erzielen zu können. In Zweifelsfällen können Sie die 3DGence-Ingenieure kontaktieren, die Sie durch ihre Erfahrung bei der Wahl von geeigneten Materialien unterstützen.

Was sind die zusätzlichen Kosten?

Bei einem Unternehmen vergessen wir oft bei der ROI-Analyse, das Personal in die Berechnung einzubeziehen, das am Bestell-/Fertigungsprozess beteiligt ist und wir können doch dessen gesparte Kapazitäten auf andere gewinnbringende Aufgaben übertragen. Durch Verkürzung der Lieferzeiten können Geld und Stillstandzeiten gespart werden, die in anderen Bereichen genutzt werden können.

Case study

Pure Power Sources, also wie kann man effektiver und effektvoller produzieren?

Pure Power Sources ist eine Firma, die die Matrizen aus Kunststoffen und Stahl sowie die Details aus Elastomeren produziert. Sie werden vor allem als Bestandteile der Produktionslinien eingesetzt.

Vor dem Kauf eines 3D-Druckers musste sich die Firma 3DGence mit einer Reihe von Herausforderungen konfrontieren. Im Bereich der Matrizen war die Konkurrenz sehr stark, dabei verwendete sie auch die ähnlichen Technologien und somit wurden die Produkte zu vergleichbaren Preisen angeboten. Die Detail-Prototypen wurden an Fräsmaschinen hergestellt, was kostenaufwendig war und Maschinen in Anspruch nahm, die für die Abwicklung anderer Aufträge eingesetzt werden sollten. Aufgrund hoher Kosten konnten Kleinserien nicht produziert werden.

Alles änderte sich, als die Firma Pure Power Sources in die 3D-Drucktechnologie investierte. Heutzutage werden zuverlässige und gegen Beschädigungen beständige Matrizen mit beliebigen Geometrien produziert. Es werden auch die Detail-Prototypen gedruckt, was billig ist, Produktionskosten reduziert sowie die gesamte Matrizen-Produktion beschleunigt. Somit konnten auch die Aufträge für Einzelstücke kostengünstig realisiert werden. Dies alles trug zur Zunahme der Auftragsmenge sowie der Wettbewerbsfähigkeit der Firma bei, die derzeit einzigartige Produkte anbietet, welche im Angebot anderer Unternehmen mit dem ähnlichen Tätigkeitsprofil nicht verfügbar sind.

Die auf 3DGence 3D-Drucker hergestellt

Wie kann Ihr Unternehmen von der Einführung des 3D-Drucks profitieren?

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Möchten Sie mehr davon erfahren, was Ihr Unternehmen durch den Einsatz des 3D-Druckes gewinnen kann, vereinbaren Sie ein kostenloses technologisches Audit. Die 3DGence-Experten führen eine professionelle Analyse der Produktionsprozesse durch und liefern einen Auditbericht innerhalb einer Woche. Darin ist die Antwort auf die Frage enthalten, mit welchen Erträgen Sie aus Investition in einen 3D-Drucker in Ihrem Unternehmen rechnen können.

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