4 Wege, wie AM Ihnen hilft, die Gesamtbetriebskosten Ihrer Produkte zu senken und komplexere, erschwinglichere Teile herzustellen

AM erleichtert es den Herstellern, die Gesamtbetriebskosten (TCO) ihrer Produkte zu senken, indem sie den 3D-Druck in die Produktionsabläufe integrieren. Außerdem nutzen Unternehmen zunehmend AM, um unvergleichliche Designs zu geringeren Kosten herzustellen. Dies ist ein großer Vorteil, da die Kosten pro Teil von der Komplexität des Teils beeinflusst werden. Und Geometrien wie bewegliche Komponenten, Hohlräume und Gitterstrukturen sind oft komplexer als herkömmliche Designs, was die Produktionskosten erhöhen kann. AM ist jedoch die perfekte Lösung, um die Komplexität der Teile zu reduzieren, die Produktionsabläufe zu rationalisieren und extrem komplexe Teile einfacher herzustellen. 

Kosten und Komplexität (C&C) gehen oft Hand in Hand und spielen bei mehr als der Hälfte der Geschäftsentscheidungen von Herstellern in Bezug auf den Einsatz von AMeine Rolle. Darüber hinaus sind die technischen Faktoren und die Opportunitätskosten ausschlaggebend dafür, ob ein Hersteller seine AM-Produktion einsetzt oder ausbaut. Zum Glück können wir Ihnen zeigen, warum der 3D-Druck in vielen Fällen die perfekte industrielle Methode ist, um die Herausforderung C&C anzunehmen! 

Im Folgenden finden Sie vier Möglichkeiten, wie 3D-Druck und AM-Software das C&C-Problem lösen und einige Lösungen zur Kostensenkung in Ihren Produktionsprozessen.

Die Automobilindustrie ist ein Paradebeispiel für einen Bereich, der von AM profitiert hat. Unternehmen wie Volvo, Toyota, BMW und Volvo nutzen seit Jahren die innovativen, modularen 3D-gedruckten Lösungen von RapidFit. Ihre Prüf- und Produktionswerkzeuge für die Automobilindustrie helfen Unternehmen, ihre Effizienz zu steigern, Risiken zu verringern und Qualitätsstandards zu erfüllen. So können beispielsweise die modularen Mess- und Prüfvorrichtungen durch kosteneffiziente Modifikationen und die Vielseitigkeit der Vorrichtungen die Gesamtbetriebskosten um bis zu 50 % senken, und der gleiche Prozentsatz gilt für die hochentwickelten Cubing-Systeme. Die Automobilindustrie ist jedoch nicht die einzige Branche, die AM zur Bewältigung von C&C einsetzt. Auch die Unternehmen der Fahrradindustrie sind sich der Möglichkeiten von AM inzwischen stärker bewusst.

Pinarello, ein italienischer Fahrradhersteller, arbeitete mit unserem Metal Competence Center in Bremen zusammen, um sein leichtgewichtiges Rennrad Dogma F zu produzieren. Mithilfe unserer 3D-Druck-Services, unserer Design-Expertise und unserer maßgeschneiderten Arbeitsabläufe gelang es Pinerallo, das Gewicht der Sattelklemmen des Fahrrads um 42,5 % zu reduzieren und gleichzeitig seine Ziele hinsichtlich Kosten, Qualität, Produktionsgeschwindigkeit und Stückzahl zu erreichen. Unsere Softwareexperten erstellten einen benutzerdefinierten Druckparametersatz, der die Druckzeit verkürzte, die geforderten Materialeigenschaften erfüllte und das Projekt durch die Optimierung der Kosten auf einem möglichst niedrigen Niveau realisierbar machte.

Durch die Optimierung des Designs und die Rationalisierung der Produktionsprozesse konnte die Lieferung von Teilen auf 2.000 Stück alle drei Wochen gesteigert werden. Der additive Charakter von AM ermöglicht es Herstellern wie Pinarello, Teile mit mehr Designfreiheit zu produzieren, den Materialverbrauch zu reduzieren und gleichzeitig die Fertigungseffizienz und die Gesamtbetriebskosten zu verbessern. Dies wird besonders deutlich, wenn Design for Additive Manufacturing (DfAM) und AM-Software zusammen verwendet werden, was in der Luftfahrtindustrie meist der Fall ist.

Das GE9X ist das größte Triebwerk der Welt und wurde für die nächste Generation der 777X-Jets von Boeing entwickelt. Es ist ein Paradebeispiel dafür, wie DfAM- und AM-Software den Fertigungsprozess eines Unternehmens spürbar verbessern kann. Avio Aero, ein Unternehmen, das zu GE Aerospace gehört, hat die Treibstoffdüse und die Luftturbinenschaufeln für das Flugzeug in 3D gedruckt. Der 3D-Druck reduzierte die Anzahl der Teile und das Gewicht der Düse, wodurch die Komplexität des Teils verringert und gleichzeitig seine Effizienz erhöht wurde. 

Die Turbinenschaufeln waren jedoch besonders wichtig, da sie die treibende Kraft hinter der 10-prozentigen Steigerung der Treibstoffeffizienz des GE9X waren, was zum treibstoffeffizientesten Triebwerk führte, das GE Aerospace je hergestellt hat.¹ Dies ist eine bedeutende Leistung, da der Treibstoff etwa 22 % der Betriebskosten einer Fluggesellschaft ausmacht: ein erheblicher Gewinn.²

Zwischen 2022 und 2023 werden schätzungsweise 60.000 zertifizierte Bauteile produziert. Der zertifizierte 3D-Druck im industriellen Maßstab erfordert ein Höchstmaß an Rückverfolgbarkeit, Qualitätskontrolle und Wiederholbarkeit - bei gleichzeitiger Gewährleistung eines hohen Durchsatzes und einer effizienten Betriebszeit der Maschine, Abfallminimierung und Kostenkontrolle. Deshalb nutzten sie unsere robusten und integrierten AM-Softwarelösungen, um ihr Teile- und AM-Geschäft effizient, zuverlässig und sicher zu skalieren.

CMB.TECH ist ein weiterer Hersteller, der die Designfreiheit von AM genutzt hat, um seinen Motor zu revolutionieren. Ihre Wasserstoff-Diesel-Doppelverbrennungstechnologie, die für die Dekarbonisierung großer Schiffs- und Industrieanwendungen entwickelt wurde, verwendet einen 3D-gedruckten Einspritzring. Und da der Aluminiumring im SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) gedruckt wird, um den von den meisten Motorenherstellern bevorzugten Materialien zu entsprechen, passt er genau in seine Umgebung. 

Das Ergebnis? Der 3D-Metalldruck erwies sich als etwa 25 % günstiger als das Gießen, und das Leichtbauteil wog nur 654 g - das Äquivalent eines Brotlaibs.³ Außerdem reduziert das vereinfachte System die CO2-Emissionen herkömmlicher Dieselmotoren um bis zu 80 %, je nach Anwendung und Umständen.

Wie die obigen Beispiele zeigen, können Unternehmen mit Hilfe des 3D-Drucks komplexe Teile kostengünstiger als mit herkömmlichen Fertigungsverfahren herstellen oder die Gesamtbetriebskosten und die Betriebskosten in der gesamten Produktion eines Unternehmens senken. Ganz zu schweigen von den anderen Vorteilen, wie der Verbesserung der Nachhaltigkeit, der Effizienz und der Designflexibilität. Aber das ist noch nicht alles; die Vorteile sind schier endlos! AM ist ein wirksames Mittel zur Senkung der Lagerkosten und zur Vereinfachung der Lieferketten.

Brillen sind eine weitere Branche, in der die Gewinnspannen knapp sind und die Kosten ständig unter Druck stehen. Brillen sind ein schwieriges Umfeld, insbesondere für unabhängige Marken. Dank der Fast Fashion erwarten die Verbraucher die trendigsten Accesoires schnell, preiswert und in verschiedenen Größen. Gleichzeitig müssen die Brillenhersteller Brillenfassungen in großen Mengen und schnell herstellen, um die Nachfrage der Verbraucher zu befriedigen und gleichzeitig die Kosten so niedrig wie möglich zu halten. 

Dieser Spagat ist für Start-ups und kleinere Brillenmarken, die ihren Kunden hochwertige, aber erschwingliche Fassungen anbieten wollen, schwierig. Wenn dieser Balanceakt nicht gelingt, führt dies zu einem großen und oft teuren Überschuss an Lagerbeständen. Gleichzeitig ändert sich die Einstellung der Verbraucher. Die Käufer werden sich immer bewusster, wie und wo Modeprodukte hergestellt werden, und achten mehr darauf, dass sie nachhaltig produziert werden. 

Die Geschwindigkeit und Vielseitigkeit von AM machen es jedoch zur idealen Lösung. Die digitale On-Demand-Fertigung bietet Unternehmen die Flexibilität und Designfreiheit, schnell, überall und nachhaltiger zu drucken - und damit das ultimative Werkzeug, um Kosten zu senken und die geschäftliche Agilität zu fördern

Unternehmerische Modeunternehmen, insbesondere in der Brillenbranche, setzen den 3D-Druck ein, um C&C zu lösen, da sie mit zwei ständigen Dilemmas konfrontiert sind, die auf dem Fast-Fashion-Modell basieren. Die erste besteht darin, mit der Nachfrage der Verbraucher Schritt zu halten. Der zweite Punkt ist die Minderung der Risiken, die mit der Einführung neuer Designs verbunden sind. Überproduktion, hohe Anlaufkosten und Materialverschwendung sind häufige Faktoren bei traditionellen Herstellungsverfahren, die sich finanziell auf Brillenunternehmen auswirken, wobei aufstrebende Marken am stärksten betroffen sind. Werden die Auswirkungen auf die Umwelt ignoriert, kann dies dem Ruf einer Marke schaden und auf breiterer Ebene die globalen Treibhausgasemissionen erhöhen, die für den Klimawandel verantwortlich sind. Die Modeindustrie ist für 8 bis 10 % der weltweiten Emissionen verantwortlich.⁴  

Aus diesem Grund beschloss Odette Lunettes, eine belgische Marke mit einer wachsenden Fangemeinde aufgrund ihrer einzigartigen Kollektionen von Designerfassungen, den 3D-Druck zu nutzen, um den Wunsch der Öffentlichkeit nach schneller Mode mit nachhaltigen Geschäftspraktiken in Einklang zu bringen, was zu bemerkenswerten Ergebnissen führte.

Ihre innovative Brillenkollektion Odette Lunettes X Tom Boonen vereint nachhaltige Materialien, effiziente 3D-Druckverfahren und den Einfallsreichtum von DfAM, um personalisierte, nachhaltige Brillen zu kreieren, die ohne AM einfach nicht möglich sind. 

Der 3D-Druck ermöglichte es ihnen, innovativ zu sein, zu experimentieren, schneller Prototypen herzustellen und die endgültigen Rahmen effizienter als mit anderen Methoden zu fertigen. Sie setzten den 3D-Druck ein, um die Materialverschwendung zu reduzieren, und die On-Demand-Fertigung, um kleinere Chargen herzustellen und so das Risiko von Überproduktion und unverkauften Beständen zu verringern. AM ermöglichte es ihnen, die Vorlaufzeiten, die Markteinführungszeit und die Kosten zu senken und die Leistung ihrer Produkte zu verbessern. Die Brillen- und Modeindustrie ist jedoch nicht die einzige Branche, die in hohem Maße vom Ausgleich der Lagerbestände abhängig ist. Auch die Luft- und Raumfahrtindustrie kann von den On-Demand-Fähigkeiten von AM profitieren, um Ersatzteile herzustellen und Unterbrechungen der Lieferkette zu vermeiden.

Im Gegensatz zu den kleineren Konsumgütern der Modeindustrie stehen die größeren Handelsgüter der Luft- und Raumfahrtunternehmen. Diese reichen von Passagierflugzeugen bis zu Frachtflugzeugen. Hersteller wie Boeing und Airbus produzieren komplexe, mehrere Millionen Dollar teure Maschinen, die aus Tausenden von Teilen bestehen. Jede Verzögerung bei Verkehrsflugzeugen in der Entwicklungsphase oder während der Wartung kann Millionen an entgangenen Einnahmen kosten. Dies stellt die Hersteller von Fluggesellschaften vor ein ständiges Dilemma: Sollen sie die Lagerverwaltung im eigenen Haus behalten, um mehr Kontrolle zu haben, oder sollen sie sie an einen Drittanbieter in Übersee auslagern, der die Teile zwar lagert und an sie liefert, aber möglicherweise mit Produktions- oder Transportverzögerungen zu kämpfen hat, die ihre Gesamtversorgung stören könnten?⁵ AM löst dieses Dilemma für sie, dank der digitalen Fertigung auf Abruf. Aufgrund dieser einzigartigen Fertigungstechnik beginnt der 3D-Druck für die Luft- und Raumfahrt, sich wirklich durchzusetzen. 

Unsere Zusammenarbeit mit Proponent, dem größten unabhängigen Luft- und Raumfahrthändler, und Stirling Dynamics, einem EASA 21.J-zertifizierten Luft- und Raumfahrtunternehmen, zielt darauf ab, die Einführung des 3D-Drucks für Kabinen- und unkritische Teile zu beschleunigen. Diese Partnerschaft hilft dem Luftverkehrsmarkt und mindert das Risiko in der Lieferkette. 

Durch die Identifizierung, Zertifizierung und Bereitstellung von 3D-gedruckten Kabinenlösungen für Erstausrüster, Fluggesellschaften und MROs wird unsere Partnerschaft die Hürde für die Integration solcher Lösungen senken. Darüber hinaus wird diese interessante Partnerschaft auch die Möglichkeit erhöhen, dass 3D-gedruckte Lösungen in die Lieferketten des Anschlussmarktes integriert werden.

Darüber hinaus hat Expleo, ein EASA-zertifizierter Entwicklungsbetrieb, flugfertige, nicht kritische Ersatzteile mit AM intelligenter gemacht. Sie haben ein Ersatzteil bzw. einen Riegel entwickelt, mit dem die Dado-Paneele einer Boeing 737 gegen künftige Brüche verstärkt werden können, so dass nicht das gesamte Paneel ersetzt werden muss.  Die Fluggesellschaften würden nicht nur erhebliche Kosten sparen, da sie nicht die gesamten Sockelplatten ersetzen müssten, sondern könnten auch die Lebensdauer der vorhandenen Platten erheblich verlängern. Dies geschieht in der Gewissheit, dass die reparierten Paneele stärker und weniger bruchgefährdet sind als je zuvor.

Mit dem Dado-Reparatur-Kit hat das Unternehmen dieses "Out-of-the-Box"-Denken sogar noch erweitert, um Ersatz- und Einmal-Ersatzteile mit Mehrwert einfacher herzustellen. Wir arbeiteten mit ihnen zusammen, um das neuartige Design in 3D-druckbare Dateien zu übersetzen, die in unserer zertifizierten Einrichtung gedruckt werden konnten - wobei wir die Teile so ausrichteten und verbanden, dass sie die strengen strukturellen Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanforderungen für die Zertifizierung erfüllten. Gleichzeitig minimiert diese Lösung den Abfall, da die Teile leicht und sicher getrennt und verwendet werden können.

Diese beiden genialen und praktischen Ideen helfen Erstausrüstern in der Luft- und Raumfahrt, Verschwendung zu reduzieren, Umsatzeinbußen aufgrund zusätzlicher Wartungsarbeiten zu minimieren und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Unterbrechungen der Lieferkette zu erhöhen.  

Innovationen wie die digitale Fertigung von Ersatzteilen auf Abruf und Produkte wie das Dado-Reparaturset sind ein großer Durchbruch. Die Lieferketten wurden in den letzten Jahren massiv gestört - eine Entlastung der Lieferketten wird die Weltwirtschaft in Schwung halten, die Verbraucher zufriedenstellen und die Unternehmen florieren lassen. Mit solchen Lösungen können Fluggesellschaften sicherstellen, dass ihre Flugzeuge einsatzbereit und in der Luft bleiben und nicht auf dem Rollfeld. Da wir in einer Gesellschaft leben, in der rund um die Uhr gearbeitet wird, ist es außerdem unerlässlich, dass die Hersteller die Fließbänder am Laufen halten und die Produkte in Bewegung halten - und das ist die letzte Möglichkeit, wie AM das C&C-Risiko eines Unternehmens reduzieren kann.

Die Unternehmen müssen den Cashflow maximieren, um den Betrieb aufrechtzuerhalten und die Produktionskette in Gang zu halten, bildlich gesprochen. Aber im Fall von Signify wurde AM eingesetzt, um sicherzustellen, dass beides beibehalten wurde, im wahrsten Sinne des Wortes. Signify (früher bekannt als Philips Lighting) wandte sich an uns, um ein Problem in ihrer Produktion zu lösen. Könnten die Vorteile des 3D-Drucks - wie Zuverlässigkeit, Effizienz und schnelles Prototyping - genutzt werden, um bestimmte Komponenten an der Montagelinie zu verbessern, die anfällig für ständige Teileausfälle sind? 

Die Antwort war ein klares Ja: AM hat dazu beigetragen, die Betriebskosten erheblich zu senken. Die Zusammenarbeit führte zur Neuerfindung einer Lampenhalterung und eines Sauggreifers, die seit vier Jahren ununterbrochen funktionieren, ohne ein einziges Mal kaputt zu gehen, und die Kosteneinsparungen von rund 89.000 Euro pro Jahr ermöglichen.

AM verkürzte auch die Zeit, die die Bediener für den Austausch dieser Teile an der Fertigungsstraße benötigten, und da sie Zugang zu digitalen Ersatzteilen" haben, die in nur zehn Tagen gedruckt werden können, können sie Platz in ihrer Anlage sparen. AM bot betriebliche Vorteile für Maschinen und Arbeiter in der Fabrik und inspirierte das Team, nach anderen Möglichkeiten zu suchen, um die Effizienz in verschiedenen Bereichen des Unternehmens zu steigern. Infolgedessen hat das Team weitere Teile (neu) entworfen, wie z. B. einen neuen Brenner, der mehrere Teile zu einer einzigen 3D-gedruckten Form kombiniert und so die Effizienz des Unternehmens noch weiter verbessert.

Bei Signify sorgte AM dafür, dass das Fließband in der Produktion weiterlief, und setzte gleichzeitig die Zahnräder für neue Ideen des Produktionsteams in Bewegung, indem es neue Möglichkeiten und Gewinne aufzeigte, von denen das Unternehmen stark profitieren konnte.

AM ist eindeutig ein gangbarer Weg für Unternehmen, die ihre Gesamtbetriebskosten senken und Kosteneinsparungen auf breiter Front realisieren wollen. Die Anwendung von AM auf funktionale, komplexe Teile und Ersatzteile ist eine Möglichkeit, ebenso wie der Bau robusterer Montagelinien, um Produktionsausfälle zu reduzieren und die betriebliche Effizienz zu steigern. Und es ist auch klar, dass der 3D-Druck eine offensichtliche Lösung für Unternehmen ist, die ihre C&C-Ziele erreichen wollen. Aber sind die oben genannten Vorteile die einzigen, die AM bietet? (Kleiner Tipp: Sie sind es nicht!)

In unserem nächsten Artikel werden wir einige weitere Möglichkeiten untersuchen, wie 3D-Druck und AM-Software die Arbeitskosten senken, Zeit sparen und den Ausschuss reduzieren können - mit Hilfe von KI, Automatisierung und In-situ-Überwachung. Bleiben Sie dran für Teil zwei!