Produktentwicklung mit Hilfe des 3D Drucks

Gerade in der Produktentwicklung bietet der 3D Druck ein enormes Potenzial. Dies ist unter anderem auch der großen Auswahl an Geräten und Fertigungsverfahren geschuldet, die sowohl für den Einsatz in privaten Haushalten, Unternehmen, Forschungseinrichtungen und dergleichen mehr entwickelt wurden. Auch die vielfältigen Materialzusammensetzungen tragen dazu bei, den 3D Druck weiter voranzutreiben. So lassen sich beispielsweise Änderungswünsche an Prototypen schneller realisieren und teilweise auch kostengünstiger realisieren als dies bei den meisten herkömmlichen Fertigungsverfahren der Fall ist.  Gerade für größer Industrieunternehmen, die über teilweise aufgeblähte Lieferketten und lange Produktentwicklungszyklen verfügen, war es bisher schwer, auf Kundenwünsche schneller und effizient zu reagieren. Die additive Fertigung, wie der 3D Druck ebenfalls bezeichnet wird, kann hier Abhilfe schaffen.

Auch kleinere Unternehmen können von der Technologie profitieren, wenn sie ihre kreativen Kräfte entdecken bzw. weiter ausschöpfen. Ein 3D Drucker kann hier schnell zu einem der wichtigsten Werkzeuge im Rapid Prototyping und auch in der Fertigung werden.

Wie unterstützt der 3D Druck die Produktentwicklung?

Mit der 3D Druck-Technologie haben Unternehmen die volle Kontrolle über den Entwicklungsprozess. Es wird kein weiteres Unternehmen benötigt, dass die Prototypen als Auftragsarbeit anfertigt. Des Weiteren lässt sich auch jederzeit kontrollieren, welche Materialien zum Einsatz kommen. Auf der Basis der erzielten Ergebnisse sind dann Modifikationen des Designs jederzeit möglich.

Verfügt das Unternehmen über zahlreiche 3D Druck-Maschinen, so kann es jedes Jahr zahlreiche neue Produkte entwickeln und auf den Markt bringen, da in kürzerer Zeit zahlreiche Prototypen gefertigt werden konnten. Zugleich fällt der Zeitrahmen für Tests und der Überarbeitung des Designs größer aus, bevor die Produkte in Serie gefertigt werden. Für Kleinserien oder einzelne Modelle ist dann wiederum der Einsatz eines 3D Druckers denkbar.

Natürlich ist es nicht sinnvoll, wenn jedes kleinere Unternehmen einen eigenen 3D Drucker nutzt. Eine interessante Alternative ist hier das Outsourcing an entsprechende Dienstleister. Sie als Unternehmer sollten also nicht darüber nachdenken, ob Sie die Technologie nutzen wollen, sondern wie sie am besten integriert wird.

Kürzere Entwicklungsintervalle

Der 3D Druck macht es Unternehmen jeder Größe möglich, die Zeit von der ersten Idee bis hin zum Versand des ersten Prototyps deutlich zu verkürzen. Bisher war es notwendig, dass Designer ihre 2D Skizzen an die Hersteller von Formteilen übermitteln und dann für die Fertigung verschiedene Ansätze verfolgt werden mussten. Mit den additiv gefertigten Modellen ist dies nun wesentlich leichter, zumal auch die Dateien weitergegeben werden können.

Der Direktor für Produktmanagement bei Stratasys Direct Manufacturing, Chuck Alexander, äußerte sich beispielsweise dahingehend, dass der 3D Druck die Produktentwicklung in nahezu jeder Phase des Entwicklungs- und Fertigungsprozesses fördere. Das fängt bei der Prototypenherstellung und der Kleinserienfertigung an und reicht hin bis zur Verpackung. Nun ist es auch außerhalb der traditionellen Produktlinien möglich, verkaufsfertige Produkte herzustellen.

Keine Konstruktionsbeschränkungen mehr

Mit der additiven Fertigung ist es nun auch möglich, Bauteile oder andere Objekte zu fertigen, die sonst in einem Arbeitsgang nicht oder nur sehr schlecht hergestellt werden konnten oder erhebliche Kosten zur Folge hatten. Als Beispiel seien hier die Automobilindustrie sowie die Luft- und Raumfahrt genannt. Audi hat beispielsweise erheblich in die Fertigung von Prototypen mittels 3D Druck investiert und war sogar an der Entwicklung von Raumfahrzeugen beteiligt. Auch sonst ist der 3D Druck in der  Luft- und Raumfahrt nicht mehr wegzudenken. So werden beispielsweise einzelne Raketenbauteile, die besonders leicht sein müssen, mit der additiven Fertigung hergestellt. Auf der ISS ist ebenfalls ein 3D Drucker vorhanden, der beispielsweise Werkzeuge drucken kann.

Von besonderem Interesse sind Multitool 3D Drucker, die eine multimaterielle Fertigung ermöglichen und dabei verschiedene Techniken ermöglichen. ZMorph VX ist beispielsweise ein 3D Drucker, der mit austauschbaren Werkzeugköpfen ausgestattet ist. Dadurch ist es möglich, sowohl auf den Laser 3D Druck, das CNC-gesteuerte Gravieren und Schneiden und auf den Druck verschiedener Substanzen wie beispielsweise Schokolade und Keramik zu verarbeiten. Im Rahmen des Rapid Prototypings werden Multitool 3D Drucker zur Herstellung funktionierender Prototypen eingesetzt, welche aus den gleichen oder zumindest nahezu identischen Materialien bestehen sollen, die später in der Massenproduktion eingesetzt werden.

Kostenreduzierung und geringerer Materialverbrauch

Durch den Einsatz des 3D Druckes ist es möglich, die Entwicklungs- und Produktionskosten beim Rapid Prototyping deutlich zu reduzieren. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Technik intern genutzt wird. So wird es Unternehmen möglich, seine Produkte zu günstigeren Preisen zu verkaufen.

Zur besseren Wirtschaftlichkeit des 3D Drucks trägt auch bei, dass nur genau die Menge an Filament eingesetzt wird, die für die Fertigung des Produkts und seiner eventuell notwendigen Stützstrukturen notwendig ist. Die Stützstrukturen können später wieder zu neuem Filament geschmolzen werden.

Gerade die Multitool 3D Drucker haben noch einen weiteren Vorteil – sie benötigen oft weniger Energie als die bisher verwendeten Geräte. Auch die Anschaffung weiterer Geräte – beispielsweise eines Lasergravierers oder einer CNC Schneidemaschine – ist dann unter Umständen nicht mehr notwendig.

Kundenwünsche können besser berücksichtigt werden

Mit der 3D Druck Technologie ist es möglich, auf Kundenwünsche flexibler zu reagieren. Die Produkte können direkt auf die Wünsche der Kunden zugeschnitten werden, können sich aber auch von der Masse abheben und manchem gebrauchten Gegenstand neues Leben einhauchen. Letzteres ist beispielsweise bei der Herstellung von Fahrzeugersatzteilen von Oldtimern der Fall, die vom Hersteller nicht mehr gefertigt werden und auch nicht auf Lager sind. Mit der entsprechenden Datei, die eventuell auch selbst erstellt werden kann, lassen sich die Teile nachbauen, und das an nahezu jedem Ort.

Die Ortsunabhängigkeit ist einer der weiteren Vorteile des 3D Drucks. So können beispielsweise Ersatzteile gleich in der Werkstatt vor Ort gedruckt werden und müssen nicht erst beim Zwischenhändler oder beim Hersteller bestellt werden.

Neben den Unternehmen nutzen auch zahlreiche Privatpersonen und Künstler 3D Drucker. Mit diesen Geräten können sie unter anderem Gadgets, Dekoartikel, Schmuck und andere kreative Produkte als Prototypen oder in kleinen Serien herstellen, um nur ein paar Beispiele zu benennen. Sind diese Objekte nicht mehr modern, ist es schnell möglich, andere Artikel zu fertigen. Dabei können sie sowohl Objekte selbst designen als auch auf bereits vorhandene Dateien, die beispielsweise auf renommierten 3D Druck Plattformen hochgeladen wurden, zurückgreifen.

Anhand dieser Ausführungen lässt sich leicht erkennen, welches Potenzial bei der Entwicklung von Produkten in der additiven Fertigung liegt. Auch in Zukunft dürfen wir hier gespannt sein.