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Um sich mit Technik und Werkstoffen vertraut zu machen und einen guten Einstieg zu finden, empfehlen Berater, sich auf ein Thema zu konzentrieren. Proto­typenbau, Vorserien oder Ersatzteile sind günstige Einstiegsfelder. Die Vorteile liegen auf der Hand: Ein Einstieg gelingt schnell und das Risiko ist gering. Zudem macht man sich mit dem Verfahren vertraut, findet heraus, welche Komponenten und Peripherie man benötigt. Wenn Sie mit dem Proto­typing beginnen, sollten Sie auf jeden Fall daran denken, dass hier der Fokus nicht auf der Qualität des Produktes liegt und Ihre Erfahrungen möglicherweise nicht auf eine Serienproduktion übertragbar sind. Dafür sollten zusätzlich das Verfahren, die Maschine und das Material geprüft werden. Auch, dass ein Prototyp für eine konventionelle Fertigung konstruiert wurde und so entsprechende Konstruktionserfahrungen fehlen, muss berücksichtigt werden. Auf der anderen Seite sind inzwischen viele der additiven Prototypen als Endbauteil einsetzbar. Auch das Fertigen von Betriebsmitteln kann ein Einstieg in die Additive Fertigung sein, der zur Auslastung der Maschine beibehalten werden kann. Vielleicht ist es auch ihr einziger Einsatzzweck. Das sollte man allerdings nachrechnen. Bei Stükerjürgen druckt man keine Ersatzteile oder größere Betriebsmittel für den eigenen Bedarf, denn man hat sich auf Endbauteile fokusiert und die AF-Maschinen sind mit Aufträgen aus der Luftfahrt ausgelastet. „Bei größeren Betriebsmitteln ist es häufig einfach günstiger, diese zu fräsen – sagen unsere Kosten/Nutzen-Analysen“, erklärt Oeding. Kleine, komplexe Betriebsmittel werden schon gedruckt.

Der Verfahrensdschungel

Für die Materialextrusion (auch FDM oder FFF) entschied man sich bei Stükerjürgen, weil es vor zehn Jahren als einziges kunststoff­basiertes additives Verfahren mit dem Werkstoff Ultem ein für die Anforderungen der Luftfahrt taugliches Material bot. „Bis heute gibt es meiner Ansicht nach keine großen Materialalternativen, die vollumfänglich die Brandanforderungen der Luftfahrt erfüllen – auch nicht für andere additive Verfahren“, so Oeding. Sollte es das geben, wird man sich bei Stükerjürgen auch andere AF-Verfahren ansehen. Ein weiterer Grund, warum die Wahl auf die Material­extrusion fiel, liegt auf der Hand: AF mit Filamenten ist der Extrusion sehr ähnlich, damit kennt sich das Unternehmen gut aus. Heute gibt es ungefähr 12 verschiedene additive Verfahren für Kunststoff und 18 für Metall. Um das richtige Verfahren zu finden, müssen Sie wissen, wie Sie die AF in Ihrem Unternehmen einsetzen wollen.

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„Natürlich kommt es zunächst auf die Anwendung selbst, die Bauteilgröße und Geometrie sowie die Stückzahl an“, sagt Jörg Willmann. Der Gründer von Additive Willmann berät speziell Zerspaner bei der Einführung von Additiver Fertigung.

„Bei der Wahl des geeigneten AF-Verfahrens sollten Unternehmen auch darauf achten, welches Verfahren ihnen in Zukunft die meisten Möglichkeiten bietet“, ergänzt Willmann. Unter allen Metallverfahren sind für ihn die DED-Verfahren (Direct Energy Deposition; Auftragschweißen) am geeignetsten. Unter anderem, weil sie direkt in die subtraktive Fertigung integriert werden können. Das ist auch so eine Frage, die Sie sich stellen müssen:

Integrieren oder separieren?

Für eine separate AF-Produk­tion spricht, dass die Taktzeit bei der Additiven Fertigung langsamer ist, es geht nicht um Zehntel­sekunden, sondern um Stunden. Außerdem sind nur so die Vorteile von kleinen Losgrößen, schnellen Produktionswechseln und das gleichzeitigen Herstellen verschiedener Produkte umsetzbar. Für eine integrierte Produktion spricht, dass Bauteilen neue Funktionalitäten zugefügt werden können, die Produktion flexibler wird und die AF eigentlich nur ein Schritt auf dem Entstehungsweg eines Produktes ist. Denn mindestens die Nachbearbeitung folgt noch. Bei Stükerjürgen hält man die Additive Fertigung von der konventionellen Produktionslinie zwar getrennt, doch treffen sich beide Stränge in der Nachbearbeitung und am Ende laufen Bauteile aus der AF mit denen aus der Extrusion in der Montage wieder zusammen, um zu einem Produkt zusammengesetzt zu werden.

Treffen sich Bauteile unterschiedlicher Linien, um zusammengesetzt zu werden, oder integrieren Sie die AF in eine Fertigungslinie, stellt sich die Frage: Kann die AF-Maschine in Ihr übergeordnetes System eingebunden werden? Manche Hersteller bieten inzwischen diesbezüglich offene Systeme an, doch längst noch nicht alle. Für eine Produktionsplanung nutzen viele Anwender keine besondere AF-Software, sondern ihre vertrauten Planungssysteme. Das erleichtert die Integration zusätzlich. „Wir steuern alle 3D-Druck-Maschinen wie ganz normale Produktionsmaschinen“, bekräftigt Oeding.

Wann zahlt sich die Investition aus?

Bei einer Implementierung gibt es also viel zu bedenken, viel abzuwägen und viel Wissen, das man sich aneignen muss. Rentiert es sich, in einen externen Berater zu investieren? Professionelle Beratung ist nicht umsonst und viele gehören zu einem Maschinen­hersteller, arbeiten mit einem zusammen oder haben andere Produkte, wie Software, die sie verkaufen. Auf der anderen Seite haben diese Personen die Erfahrung, die Ihnen noch fehlt, und ein Blick von außen sieht oft mehr.

Die ersten Anwender von AF mussten sich das Wissen komplett selbst aneignen, was viel Zeit und Ressourcen kostete. Wann sich in diesen Fällen die Ausgaben amortisiert haben, ist schwer festzustellen. Allerdings kann das auch in anderen Fällen nicht pauschal bestimmt werden. „Für einen internen Businesscase kalkulieren wir mit fünf Jahren. Aber es hängt immer davon ab, welche Abschreibungsdauer die Unternehmen für eine Maschine angeben”, so Dill. Außerdem kommt es darauf an, was und wie viel gefertigt wird. Zudem „ist es schwer, zu sagen, wann sich unsere Investition in die 3D-Drucker amortisiert hatte“, ergänzt Oeding, „da unsere Drucker schnell in die Gesamtkette integriert wurden und wir zudem weitere Aufträge über den 3D-Druck für andere Produktionsverfahren generiert haben.“

Einen Quick-Check zur erfolgreichen Umsetzung der additiven Fertigung finden Sie auf unserem Partnerportal Mission Additive.

Praxis-Know-how

Mit 3D-Druck zur werkzeuglosen Montage

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Mit Addcasting schneller zum Urmodell

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