Betriebsinterner 3D-Druck von Fertigungshilfen
Sogenannte Fertigungshilfen unterstützen die Fertigung maßgeblich. Aufgrund von Fertigungshilfen erfolgt die Produktion beziehungsweise die Montage verlässlicher, die Zykluszeit verkürzt sich, die Arbeitssicherheit erhöht sich und die Fertigungskosten reduzieren sich. Zum einen werden diese Produktionshilfen häufig von externen Dienstleistern zu einem hohen Preis eingekauft. Zum anderen besteht dadurch ebenso eine lange Wartezeit bis die Fertigungshilfen schließlich eingesetzt werden können. Im Gegensatz dazu kann betriebsinterner 3D-Druck von Fertigungshilfen wie zum Beispiel Vorrichtungen und Halterungen als Alternative eine Vielzahl von Vorteilen für den Produktionsprozess bieten.
Folgende Inhalte erwarten dich deshalb in diesem Blogbeitrag:
Whitepaper zum betriebsinternen 3D-Druck von Fertigungshilfen downloaden
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Vorteile des betriebsinternen 3D-Druck von Fertigungshilfen
Durch betriebsinternen 3D-Druck von Fertigungshilfen kann auf Outsourcing oder interne Herstellung mit teuren Arbeitsgeräten verzichtet werden. Damit können Werkzeuge nicht nur viel schneller, sondern auch kostengünstiger direkt am Einsatzort gefertigt werden, was die gesamte Effizienz des Fertigungsprozesses verbessert.
Die betriebsinterne additive Fertigung ermöglicht es die Durchlaufzeiten bei der Werkzeugherstellung von Wochen beim Outsourcing auf lediglich wenige Tage zu reduzieren und sorgt dadurch für eine außerordentliche Zeitersparnis.
Zudem profitieren Anwender des 3D-Drucks von erheblichen Kostenersparnissen in Bezug auf die Materialkosten, die Personalkosten sowie die Kosten für Ausrüstung und Wartung.
Durch die hohe Flexibilität beim betriebsinternen 3D-Druck bist Du stets in der Lage die optimale Fertigungshilfe einsatzbereit herzustellen, sei es bei einer Änderung der Prozesse, für Ersatzteile oder Übergangslösungen, welche deine Ausfallszeiten minimieren können.
Für die additive Fertigung von Fertigungshilfen steht eine Vielzahl von Materialien bereit, wobei diese nach deinen individuellen Anforderungen passend ausgewählt werden können. So ist zum Beispiel das Material Formlabs ESD Resin für den 3D-Druck von ableitfähigen Materialien für Anwendungen in der Elektronik prädestiniert.
Der 3D-Druck bietet dir beim Design deiner Bauteile völlige Gestaltungsfreiheit, wodurch Du dein Teil genau nach deiner Vorstellung konstruieren und anschließend 3D drucken kannst.
Typische Arten von Fertigungshilfen
Unter Fertigungshilfen werden sämtliche Werkzeuge, Komponenten und Geräte verstanden, welche die Produktion bei dem Fertigungsprozess der Produkte unterstützten. Die gängigsten Fertigungshilfen findest Du in nachfolgendem Überblick dargestellt.
Maschinenkomponenten
Zu den Maschinenkomponenten gehören Halterungen, Greifer, Verbindungen, Rollen und weitere End-of-Arm-Tools, die sich ebenfalls mit dem 3D-Drucker herstellen lassen.
Messmittel
Messmittel variieren in ihrer Komplexität, je nachdem für welchen Zweck die Prüfvorrichtung eingesetzt wird. Dabei läuft die Konzeption des 3D-Modells sowie die Fertigung des Teils ebenso individuell ab.
Organisationshilfen
Unter Organisationshilfen sind sämtliche Hilfsmittel wie zum Beispiel Montagevorrichtungen gemeint, die bei der Arbeitsorganisation helfen. Jene lassen sich ebenso nach Bedarf 3D drucken.
Positionierhilfsmittel
Aufgrund von Positionier- oder Ausrichtungsstiften sowie Positionierern werden Teile genau ausgerichtet , wobei diese sich just-in-time additiv fertigen lassen.
Schutzmittel
Abdeckungsschablonen, Kappen sowie Deckel können aus vielzähligen Materialien flexibel 3D gedruckt werden, um Bauteile bei Fertigungsprozessen zu schützen.
Spannmittel
3D gedruckte Vorrichtungen, Halterungen, Klemmbacken und weitere Spannmittel zum Fixieren von Teilen überzeugen mit ihrer Robustheit.
Erfahre mehr über das Rapid Tooling
Aufgrund von Zeit- und Kostenvorteilen kann der 3D-Druck von individuellen Produktionswerkzeugen für Fertigungsvorgänge wie dem Spritzguss, dem Thermoformen oder weiteren Gussverfahren im eigenen Unternehmen entscheidende Wettbewerbsvorteile bieten.
Arbeitsschritte beim 3D-Druck von Fertigungshilfen
1. Design der Fertigungshilfe
Zunächst erfolgt das Design deines gewünschten Bauteils als 3D-Modell. Dafür kann entweder eine geeignete 3D-Software oder ein 3D-Scanner verwendet werden. Dabei bieten 3D-Scanner die Möglichkeit bereits vorhandene Objekte originalgetreu in 3D zu erfassen und durch Reverse Engineering in hochwertige 3D-Modelle zu verwandeln.
2. 3D-Druck
Im Anschluss wird das fertige 3D-Modell in eine 3D-Druckvorbereitungssoftware wie zum Beispiel Formlabs PreForm hochgeladen und anschließend vom 3D-Drucker in ein hochwertiges Bauteil aus einem geeigneten Material verarbeitet.
3. Nachbearbeitung
Zuletzt erfolgt die Nachbearbeitung des 3D gedruckten Bauteils. Diese kann zum Beispiel beim Hersteller Formlabs durch Waschen mit dem Formlabs Form Wash und dem Aushärten des Teils mit dem Formlabs Form Cure erfolgen.
4. Bereitstellung
Abschließend wird das einsatzbereite 3D gedruckte Bauteil nach der Validierung in die Maschine beziehungsweise Fertigungsanlage integriert, in der es benötigt wird.
Outsourcing oder In-House Fertigung mittels Formlabs SLS 3D-Druck
In dieser Case Study erfährst Du, unter welchen Umständen der betriebsinterne 3D-Druck vorteilhafter als Outsourcing ist. Am Beispiel des Formlabs Fuse 1 und Formlabs Fuse 1+ 30W lernen Interessierte, was mit 3D-Druckern im eigenen Betrieb umsetzbar ist.
Anwendungsbeispiele vom internen 3D-Druck von Fertigungshilfen
Bei den unterschiedlichen Anwendungsbeispielen aus der Praxis wurden die Formlabs SLS und SLA 3D-Drucker für die additive Fertigung der unterschiedlichen Fertigungshilfen eingesetzt.
Validierungstests:
Mit Hilfe von 3D gedruckten Testvorrichtungen lassen sich Produktvalidierungen beschleunigen. Aufgrund dessen können Prototypen sowie Vorentwicklungsteile schneller iteriert werden. Das Bild zeigt eine Testvorrichtung für einen Test von Schläuchen unter Druck. Diese wurden mittels dem Formlabs Form 3+ 3D-Drucker und dem Material Grey Resin betriebsintern hergestellt.
Fertigung:
In diesem Anwendungsbeispiel für die Fertigung wurden mehrere Sätze von individuelle Halterungen für Drehautomaten benötigt. Dabei hätte die Beschaffung solcher Halterungen bei einem externen Lieferanten mindestens sechs Wochen gedauert. Durch den Einsatz von Formlabs SLA 3D-Druckern wurde 90% des Zeitaufwands eingespart. Zudem wurden die Kosten um circa 80-90% reduziert, wobei eine Gesamtersparnis von 150.000 € erzielt wurde.
Montage:
Die Optimierung von Montagelinien bietet ein hohes Potential für die Verkürzung der Zykluszeit sowie für die Senkung der Kosten, was die gesamte Effizienz steigert. Dies gelang bei einer automatisierten Montagemaschine durch den 3D-Druck von verschiedenen maßgefertigten Lösungen wie Halterungen, Greifern und Hebern mit dem Formlabs Fuse 1 3D-Drucker. Dabei sind diese Komponenten aufgrund der Wahl des Materials Nylon 12 hochfest und durch ihre hohe Präzision einfach zu verschrauben.
Fertigstellung:
Bei der Fertigstellung nützen 3D gedruckte Fertigungshilfen, um exakte, wiederholbare Prozesse mit geringer Fehlerquote zu erhalten. Auf dem linken Bild dient das 3D-gedruckte Teil als Schablone für eine Abdeckung, welche vor dem Lackieren des Teils angebracht werden muss. Durch das 3D gedruckte Teil ergibt sich bei jedem Teile eine kleine Zeitersparnis. Dabei ist die gesamte Zeitersparnis beim Prozess mit dem 3D-Druckteil signifikant.
Prüfung:
Aufgrund der Gestaltungsfreiheit des 3D-Drucks können für die Bauteilprüfung individuelle Mess- und Prüfkomponenten gefertigt werden je nach Bedarf. Die rechts zu sehende Prüfvorrichtung wurde ebenfalls maßgefertigt, wofür der Formlabs Fuse 1 3D-Drucker und das Material Nylon 12 zum Einsatz kamen. Damit wurde außerdem die Prüfdauer verringert und eine stetige, genaue Qualität konnte sichergestellt werden.
Rapid Thermoforming
Erfahre, wie der 3D-Druck von Formwerkzeugen funktioniert, welche Prozessbedingungen und Vorteile Rapid Thermoforming besitzen und wie Du in deine betriebsinterne Kleinserienfertigung von Thermoformwerkzeugen mittels 3D-Druck starten kannst.
Betriebsinterner 3D-Druck von Fertigungshilfen mit 3D-Druckern von 3D-MODEL
Mit den 3D-Druckern und 3D-Scannern von 3D-MODEL kannst Du dich optimal ausstatten, um erfolgreich in deine unternehmenseigene additive Fertigung von Fertigungshilfen zu starten. Dafür halten wir eine breite Auswahl an 3D-Druckern von ausgezeichneten Herstellern wie zum Beispiel Formlabs, Markforged, 3DCERAM, LOOP 3D und Raise3D bereit.
Des Weiteren eignen sich 3D-MODELs Artec 3D 3D-Scanner für den 3D-Scan von vorhandenen Teilen für den 3D-Druck von Ersatzteilen mittels Reverse Engineering. Ebenso können Artec 3D-Scanner wie der Artec Eva dich auch bei der Qualitätskontrolle innerhalb deines Fertigungsprozesses unterstützen.