Warum sich industrieller 3D-Druck lohnt

Das reibungslose Zusammenspiel von Entwicklung, Produktion, Fach- und Projekteinkauf, Qualitätsmanagement und Logistik entscheidet in Unternehmen über den Grad der Geschwindigkeit der Gesamtorganisation.

Eine fortschrittliche, professionelle Einkaufsabteilung stellt als interner Servicedienstleister Bedarfsträgern nicht nur die benötigten Materialien, Güter und Dienstleistungen zum bestmöglichen Preis-Leistungs-Verhältnis bereit. Sie unterstützt auch durch ihre Expertise bei Marktbeobachtung, Innovationsgenerierung sowie der Beurteilung neuer Materialien und Verfahren. Auch Risikobewertungen, Lieferpartnerpotenziale, mittel- bis langfristige Verfügbarkeiten etc. werden kalkuliert. Erwägt ein Unternehmen etwa die Umstellung von konventioneller Fertigung auf Additive Fertigung, hat das ebenso Einfluss auf das vom Einkauf verantwortete Materialgruppenmanagement wie Outsourcing, in diesem Fall die Verlagerung auf einen Rapid Prototyping- bzw. On-Demand-Fertiger.

Verfahren in Sachen 3D-Druck  sind keine neue "Erfindung", aber noch längst nicht überall im Einkauf angekommen. Der industrielle Einkäufer kennt die traditionelle subtraktive Fertigung, bei der Werkzeug-Rohlinge geschliffen, geschnitten oder gestanzt und unter viel Verschnitt hergestellt werden. Viele Korrekturläufe machen das Verfahren in der Regel langsam und teuer – und damit den komplexen Produktentstehungsprozess. Zudem klagen Einkäufer in schöner Regelmäßigkeit über quälend lange Reaktionszeiten: Gewöhnlich müssen sie bei traditionellen Anbietern schon mal bis zu bis fünf Tage auf ein Angebot warten. Unternehmen sind also gefordert, nach Alternativen zu suchen, die Prozesse signifikant beschleunigen und neue Geschäftschancen im Zuge der Digitalisierung eröffnen. Für den Einkauf heißt das, sich verstärkt fachlich in die internen Diskussionen mit Engineering und Produktion einzubringen. Es reicht nicht aus, am Ende der Bestellkette lediglich den Auftrag an einen Dienstleister auszulösen, der zuvor von internen Bedarfsträgern nach subjektiven Maßstäben bestimmt wurde. Gefragt ist der Überblick über die gesamte Supply Chain bis zum Endkunden, und das in enger Abstimmung mit Ingenieuren und Qualitätern. "Der Einkauf muss deutlich machen, dass bei der Vergabe von Fertigungsdienstleistungen nicht nur Zeitersparnis und Präzision, sondern auch eine umgehende Angebotsstellung und eine breite nutzenorientierte Palette begleitender Services wichtige Faktoren sind", betont Daniel Cohn, Geschäftsführer der Proto Labs GmbH , weltweiter Dienstleister für Prototypen- und Produktionsteile mit Online-basierter digitalen Fertigung und Verfahren wie 3D-Druck, CNC-Bearbeitung und Spritzguss

3D-Druck eignet sich zur Herstellung funktionsfähiger Prototypen und Kleinserien, für komplexe Designs und Endanwendungen, aber auch zur Reduzierung mehrteiliger Baugruppen. Kunststoff, Flüssigsilikon und Metall werden in handelsüblicher Qualität in speziellen Fertigungsverfahren geklebt, geschmolzen oder gebacken. Es entsteht praktisch kein Abfall mehr. Der Prozess ist effizient und effektiv. Unternehmen können so Prototypenteile zum Testen der Passform und Funktion von Bauteilen rasch verfügbar machen und im Idealfall das Endprodukt schneller als die Wettbewerber auf den Markt bringen. Anhand von Tests und Analysen lassen sich Korrekturen hinsichtlich Design, Werkstoff, Größe, Formgebung, Montage, Farbe, Ausführbarkeit und Festigkeit vornehmen.

Additive Fertigung lässt sich auch bei kritischen Teilen problemlos anwenden. Interessenten laden dazu die CAD-Daten eines Modells auf der Protolabs-Angebotsplattform  hoch (ähnlich wie bei Online-Bilderdiensten). Es erfolgt eine Machbarkeitsprüfung. Im Dialog wird, wenn notwendig, die Konstruktion gemeinsam optimiert. Diese Analyse ist kostenlos. Sobald die Zeichen auf "grün" stehen, beginnt die Produktion.

Anwendungsbeispiel: ein innenschrägverzahnter Hohlradträger. Dieser besitzt eine anspruchsvolle Zahnradgeometrie, für die Kunden im Standardfertigungsverfahren üblicherweise extrem lange Werkzeugbeschaffungszeiten in Kauf nehmen müssen. Der Dienstleister Protolabs ist in der Lage, das komplexe Teil innerhalb von zwei Tagen voll funktionsfähig im Metallsinterverfahren zu produzieren.

"Vor der Festlegung alternativer Strategien ist es ratsam, alle an der Wertschöpfung Beteiligten an einen Tisch zu holen", rät Daniel Cohn. Zu klären ist, wie die Supply Chain im Unternehmen anzupassen ist, um prozessuale und wirtschaftliche Vorteile real und nachhaltig generieren zu können. Es gilt, alle Vorteile der Umstellung von konventioneller Fertigung auf im Expressverfahren gefertigte Prototypen und bedarfsorientierte Produktionsteile eingehend zu analysieren. Aus strategischer Sicht ist maßgeblich von Bedeutung, inwieweit sich Produkteinführungszeiten verkürzen und Nachfrageschwankungen über den gesamten Produktlebenszyklus strategisch verwalten lassen. Welche Bauteile kommen überhaupt in Frage? Und: Werden zunächst nur individuelle Prototypen benötigt oder sind auch kundenspezifische Teile für den Endgebrauch in Kleinserie gefragt? "Bei Vorüberlegungen sollte bereits die Expertise eines erfahrenen Dienstleisters mit einbezogen werden. Dieser unterstützt im Idealfall bei Materialbestimmung, Verfahrensauswahl und Machbarkeitsanalysen", sagt Protolabs-Geschäftsführer Daniel Cohn.