Anwendungsbericht Druck an beiden Enden: Wie 3D-gedruckte Ersatzteile eine Druckerei revolutionieren

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Druckereien kennen sich nicht nur mit Druck aus. Analog zu anderen Branchen erleben sie ihn inzwischen auch. Anstatt aber Herausforderungen wie den steigenden Kostendruck nur zu beklagen, entschloss man sich bei Vogel Druck dazu, in den 3D-Druck zu investieren.

Die im Jahr 1891 gegründete Vogel Druck und Medienservice GmbH zählt mit 350 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern zu den führenden Rollenoffset- und Mediendienstleistern in Deutschland und versteht sich als innovativer Systemlieferant mit hoher Leistungstiefe. Das Unternehmen ist Teil der Bertelsmann Marketing Services und auf die Produktion von Zeitschriften und Katalogen spezialisiert.

Hohe Kosten für Ersatzteile führen zur Recherche

Wie viele andere Branchen steht auch die Druckindustrie vor großen Herausforderungen. Die Digitalisierung sowie steigende Preise für Papier und Material erfordern immer kosteneffizientere Arbeitsweisen.

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Jörg Kuchenmeister, Geschäftsführer von Vogel Druck und Medienservice, hat in den vergangenen 20 Jahren zahlreiche Entwicklungen in der Branche miterlebt. Auf Veränderungen reagiere man seit jeher mit Innovationen. So ist das Unternehmen bereits seit vergangenem Jahr vollständig klimaneutral aufgestellt.

Eine negative Entwicklung sind die enormen Kosten für Ersatzteile bei älteren Maschinen, exorbitante Preise für einfache Verschleißteile, die schnell in die Hunderttausende Euro gehen. Um den enormen Kosten entgegenzuwirken, sah Jörg Kuchenmeister einen möglichen Ausweg im 3D-Druck.

Start in die additive Fertigung mit einem Dienstleister und Eigeninitiative

Am Anfang stand die Zusammenarbeit mit einem 3D-Druck-Dienstleister. Die ersten Bauteile druckte dieser auf einem 3D-Drucker von Markforged und die Tests waren vielversprechend. Die Bauteile konnten problemlos in den Maschinen eingesetzt werden. Doch Jörg Kuchenmeister war der Prozess nicht dynamisch genug. Er wollte selbst aktiv werden und das Know-how im eigenen Unternehmen aufbauen.

Im Rahmen der Formnext 2021 entscheidet sich der Druckspezialist dann für die Anschaffung eines Markforged Mark Two. Zeitgleich übernimmt Stefan Kemmer, zuständig für die Qualitätssicherung bei Vogel Druck, zusätzlich das Amt des 3D-Druck-Beauftragten. Autodidaktisch erlernt er das Konstruieren mittels CAD und startet gemeinsam mit dem gesamten Team in etwas, das zur Erfolgsgeschichte werden soll.

Erste Erfolge schaffen Vertrauen

Das schlüssige System aus Material, Software und Hardware erleichterte den Einstieg in die neue Technologie. Doch, wie in vielen anderen Betrieben, sind die Betriebstechniker auch bei Vogel Druck und Medienservice zunächst etwas skeptisch gegenüber der neuen Technologie. Dieser anfängliche Argwohn weicht allerdings schnell echter Wertschätzung für den Mehrwert der additiven Fertigung.

Rund drei Wochen nach Anschaffung des 3D-Druckers Markforged Mark Two bewirkt ein akuter Fall aus der Produktion dieses Umdenken. Kurz nach Schichtbeginn bricht ein Teil in einer Maschine – und die Produktion bleibt stehen. Die Lieferzeit für das Ersatzteil beziffert der Lieferant auf sechs bis acht Wochen.

Nun sucht der Betriebstechniker Hilfe bei Stefan Kemmer. Kurzerhand konstruiert dieser das Bauteil in der Software Fusion 360 und schickt es an den Drucker. Bereits nach vier Stunden hält der Betriebstechniker das frisch 3D-gedruckte Ersatzteil in Händen. Noch in derselben Schicht kann das Ersatzteil verbaut und die Maschine wieder zum Laufen gebracht werden. Weitere Teile an den Maschinen und Aggregaten gehen mit der Zeit ebenfalls den Gang alles Irdischen. Doch auch sie können schnell ausgetauscht werden, ohne die Maschine auseinanderbauen zu müssen.

Maschinenteile aus POM-Material eignen sich besonders gut, teilweise aber auch Aluminium- oder Stahlteile. All diese Bauteile werden in kürzester Zeit konstruiert und gedruckt. So nimmt die Auslastung des 3D-Druckers weiter zu. Inzwischen deckt der industrielle 3D-Druck zwei Bereiche bei Vogel Druck ab:

• 1. die Herstellung notwendiger Ersatzteile für die Maschinen und

• 2. Verbesserungen an den Anlagen, wie Vorrichtungen oder Halterungen.

Ein Ersatzteil amortisiert den 3D-Drucker

Die Auslastung des Markforged-3D-Druckers nimmt weiter zu. Zahlreiche Maschinenteile werden ersetzt. Ein Finger genanntes Teil in einer Maschine bricht häufig ab. Dessen Kosten belaufen sich, je nach Tagessatz, auf rund 450 Euro. Der gedruckte Finger liegt bei 3,50 Euro. Bei einem jährlichen Bedarf von 30 bis 40 Stück dieser Teile spart Vogel Druck somit in kürzester Zeit rund 20.000 Euro ein. Als Folge der hohen Auslastung schafft das Unternehmen einen weiteren Markforged Mark Two an.

Einsparungen von über 80.000 Euro nach neun Monaten

Alle Einsparungen werden in einer Liste dokumentiert. Jörg Kuchenmeister nennt sie stolz die „Feier-Liste“. Diese Liste belegt schwarz auf weiß, dass der industrielle 3D-Druck nicht nur eine spannende Technologie ist, sondern einen messbaren Mehrwert für das Unternehmen liefert. Beide Drucker haben nach neun Monaten rund 82.000 Euro an Einsparungen erzielt. Das beinhaltet die Herstellung kleiner wie großer Teile. Und ein Ende ist nicht in Sicht.

Ein weiterer Nebeneffekt sind die Möglichkeiten bei schwer beschaffbaren und abgekündigten Ersatzteilen. So können Maschinenlaufzeiten verlängert oder Aggregate schneller wieder in Betrieb genommen werden. Mit der additiven Fertigung von Ersatzteilen und Hilfsmitteln konnte das Unternehmen, durch Einsatz der 3D-gedruckten Maschinenoptimierungen, je nach Produkt die Laufleistungen um bis zu 20 Prozent steigern. Einsparungen von mehr als 90 Prozent bei Ersatzteilen und schnellere Rüstzeiten sind ein zusätzlicher Mehrwert für Vogel Druck und Medienservice.

Die Zukunft liegt im Druck

Für die kommenden Monate und Jahre soll der aktuelle Stand zunächst gehalten werden. Das Unternehmen will weitere Bauteile substituieren und so Kosten sparen. Je nach Auslastung ist auch eine Investition in einen weiteren Markforged-3D-Drucker nicht ausgeschlossen.

Ein Partnerunternehmen aus den USA hat sich ebenfalls bereits für das Investment in einen 3D-Drucker von Markforged entschieden. So können auch dort die Möglichkeiten der Technologie gewinnbringend genutzt und die Erfahrung über die Standorte hinweg geteilt werden. Jörg Kuchenmeister blickt zuversichtlich in die Zukunft.

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