3D-gedruckte Produktionshilfen und Werkzeuge verringern Leadtime und Kosten

Anwendungsfokus: Werkzeuge und Produktionshilfen in der Industrie

In der Fertigung, Produktentwicklung und Instandsetzung gibt es viele Anwendungsfälle, in denen handelsübliche Werkzeuge nicht verwendet werden können. Individuell gefertigte Werkzeuge und Produktionshilfen unterstützen in solchen Fällen dem Bediener, präzise und sich wiederholende Arbeiten komfortabler zu erledigen. Produktionshilfen können zum Beispiel hilfreich sein, indem sie Werkzeuge führen oder Objekte halten. In einer schnelllebigen Produktionsumgebung können diese effizienten Hilfen einen großen Einfluss auf den Erfolg eines Unternehmens haben.

Grundsätzliche Vorteile von kundenspezifischen Werkzeugen und Produktionshilfen:

Spezifische Produktionshilfen bringen viele Vorteile für die Fertigungsindustrie mit sich, da das Arbeiten an Produkten einfacher, schneller oder durch dessen Einsatz überhaupt erst ermöglicht wird. Zudem können auch ergonomische Vorteile realisiert werden, die die Aufgaben der Produktionsmitarbeiter wesentlich vereinfachen. Das Optimierungspotential ist in diesen Bereichen nicht annähernd ausgeschöpft.

Welche Vorteile bieten 3D-gedruckte Werkzeuge und Produktionshilfen?

Bisher waren Unternehmen, bis auf wenige Ausnahmen, stets von Lieferanten und den damit einhergehenden Beschaffungszeiten abhängig. Nicht jede Werkstatt besitzt eine CNC-Maschine oder andere Produktionsmaschinen. Also wird outgesourct, wodurch automatisch eine gewisse Abhängigkeit entsteht. Zudem kann sich die Herstellung von spezifischen Vorrichtungen mit herkömmlichen Produktionsmethoden als sehr kostenintensiv herausstellen.

Im Vergleich: 3D-gedruckte Werkzeuge erzeugen in der Regel Kosten im niedrigen dreistelligen Euro Bereich. Die Konstruktionsphase wurde hier mit eingerechnet. Die reinen Materialkosten befinden sich nicht selten im Cent-Bereich. Die Herstellungs- und Beschaffungskosten traditioneller Verfahren gelangen schnell in Regionen von mehreren Tausend Euro.

Viele Ingenieure kennen das: Das erste Design in den seltensten Fällen final. Die Möglichkeit, durch den 3D-Druck Teile schnell herzustellen, beschleunigt den Iterationsvorgang maßgeblich. Nach der Fertigstellung des Konstruktionsprozesses kann das Bauteil Inhouse produziert oder mit anderen Standorten geteilt werden.


Beispiele:

Nachfolgend werden vier bewährte Beispiele für 3D-Druckvorrichtungen genannt, die dem jeweiligen Unternehmen nachweislich Zeit und Kosten einsparen und dem Anwender nach der Integration die Arbeit deutlich erleichtern.

Volkswagen Autoeuropa Portugal: Pistolenschablone.
Ford Deutschland: Produktionswerkzeug für Typenschilder.
eBike: Pedal Produktionshilfe.
Ultimaker: Sliding Block Vorrichtung.

Ford - Auto-Emblem-Vorrichtung

Die Ingenieure von Ford entwickelten ein Werkzeug, das sie am Heck des Autos befestigen können. Diese Vorrichtung ermöglicht es, Typenbezeichnungen und Embleme des jeweiligen Fahrzeuges schnell und exakt auf dem Heck zu positionieren. Vorher kam es immer wieder zu Abweichungen bei der Montage. Das Werkzeug selbst wurde per 3D-Druck mit Tough PLA gefertigt - einem Material, das so stark wie ABS ist, aber weich genug, um Kratzer in der Karosserie zu vermeiden. In den zusätzlichen Löchern des Werkzeuges wurden Magneten integriert, um eine exakte Positionierung gewährleisten zu können.

Volkswagen Autoeuropa - Radmontagewerkzeug

Einen weiteren Anwendungsfall präsentieren die Igenieure von Volkswagen Autoeuropa in Portugal. Diese haben eine sogenannte Pistolenschablone entwickelt, um ihren Schlagschrauber in die Felge zu führen. In Kombination mit einer weiteren 3D-Druckvorrichtung werden alle fünf Muttern auf einmal angezogen, ohne die Felge zu beschädigen. In diesem Beispiel zeigt sich ein weiterer Vorteil der additiv gefertigten Werkzeuge. Dieses wurde extra in mehreren Teilen gedruckt, um im Schadensfall einen einfachen und schnellen Austausch zu ermöglichen. Auf diese Weise müssen die Ingenieure nicht das gesamte Modell neu drucken. Zeit- und Materialersparnis sind die Folge. Da in diesem Fall keine extremen Kräfte auf das Bauteil einwirken, konnte mit kostengünstigen PLA gedruckt werden.

eBike Fertigung - Fahrradpedal Montagehalterung

In einem weiteren Produktionsunternehmen für eBikes wurde festgestellt, dass die Befestigung des Pedals an einem Fahrrad eine sehr zeitaufwändige Arbeit ist, da die eigentliche Mutter nur schwer zu erreichen ist. Traditionell musste der Mitarbeiter einen Schraubenschlüssel verwenden und das Pedal manuell anziehen. Das im Anschluss konstruierte 3D-Druckwerkzeug wurde an die Pedale angepasst und sorgt für einen festen Sitz der Mutter an die Pedale. Mithilfe eines Akkuschraubers kann das Pedal in Sekundenschnelle montiert werden. Solche Werkzeuge werden in der Regel aus Polycarbonat gedruckt, da das Bauteil stabil und steif sein muss.

Ultimaker - Gleitblockhalterung

Auch der niederländische 3D-Drucker Hersteller Ultimaker verwendet dieses Verfahren. Viele Werkzeuge und Produktionshilfen in der Ultimaker-Fertigungsstätte werden auf den eigenen 3D-Druckern hergestellt, um die Produktionslinie weiter zu optimieren. Die Hauptachse des Ultimaker 3D-Druckers ist zum Beispiel über die sogenannten Sliding Blocks mit den Motoren verbunden. Die speziell entwickelte Druckvorrichtung erleichtert die Montage dieser Sliding Blocks. Das untere Gehäuse wird in die 3D-Druckvorrichtung eingesetzt, der Riemen wird eingesetzt und das 3D-Druckwerkzeug drückt die andere Seite des Sliding Blocks an Ort und Stelle. Das Werkzeug selbst wurde mit XSTRAND? GF30 PA6 (Nylon mit 30% Glasfaser) und dem hauseigenen TPU 95A gedruckt. Erstgenanntes sorgt für die notwendige Stabilität und das TPU 95A für die Flexibilität, um Beschädigungen zu verhindern.

Bei allen vier Beispielen konnten Zeit und Kosten gespart werden. Zudem konnten Abhängigkeiten zu bestimmten Lieferanten aufgehoben werden. Mit der grundlegenden Entwicklung solcher Anwendungsfälle beschäftigt sich unsere Business Unit AMS.


Über AMS:

AMS berät Industrieunternehmen hinsichtlich der Integration von Desktop 3D-Druck Lösungen in deren Workflow. Im Rahmen enger Kooperationen werden potenzielle Bereiche für 3D-Druck Anwendungen in der Wertschöpfungskette des Kunden identifiziert. Zur Ermittlung von prozessgerechten Lösungen verknüpfen die AMS Application Engineers additive Fertigungsverfahren mit den komplementären Anwendungsfeldern CAD, 3D-Scan und Postprocessing.

Falls Sie mehr über die jeweiligen Beispiele oder über die Arbeit von AMS erfahren möchten, besuchen Sie unsere Website unter www.ams-germany.com

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