Dass der 3D Druck einmal die Fertigungsindustrie revolutionieren könnte, haben Experten schon vor fast zehn Jahren gesagt. Heute sieht man an immer mehr Stellen, dass es tatsächlich so kommt. Das hat ein paar einfache Hintergründe. So sind die Kosteneffizienz und die Zeiteffizienz zwei sehr wichtige Faktoren im Bereich der Fertigung.
In beiden Punkten bietet der 3D Druck vor dem klassischen CNC-Fertigungsverfahren einige Vorteile. Generell gibt es Bereiche in der Fertigung, in denen die klassische CNC-Fertigung nicht mit dem 3D Druck mithalten kann. Doch das trifft heute noch lange nicht auf alle Bereiche zu. Viel mehr gibt es noch immer einige CNC-Domänen, die vom 3D Druck nicht effizient genug abgedeckt werden können. Doch auch das kann sich mit der Zeit ändern.
Wir zeigen Ihnen hier, warum der 3D Druck heute schon eine so wichtige Alternative in der Fertigung ist, an welchen Stellen die CNC-Fertigung nach wie vor die Nase vorne hat und was sich daran in den nächsten Jahren noch ändern könnte.
3D Druck ist die kosteneffiziente Alternative
Die Kosten so niedrig wie möglich zu halten und damit den Kunden möglichst günstige Preise anbieten zu können – das ist das Bestreben der meisten Unternehmen am Markt. Daher ist man immer auf der Suche nach neuen Möglichkeiten der Kostenoptimierung. Der 3D Druck kann in der Fertigung eine hervorragende Methode zur Kostensenkung sein.
Ein Beispiel hierzu: Wenn Sie für eine Maschine Ersatzteile benötigen und diese in einem Betrieb mit einer klassischen CNC-Fertigung produzieren lassen, setzt sich der Preis für die Ersatzteile aus den folgenden Faktoren zusammen:
- Rüstkosten für die Maschine
- Produktionskosten der Teile
- Materialkosten
Zusammen ergeben diese drei Kostenfaktoren dann den Gesamtpreis. Das liegt daran, dass eine CNC-Fertigungsmaschine für jedes zu fertigende Teil neu eingestellt werden muss. Das erfordert Zeit und verursacht damit Kosten.
Bei einem 3D Drucker sieht das anders aus. Er verarbeitet einfach die Pläne, die ihm eingegeben werden. Wenn die Ersatzteile, die Sie benötigen, bereits entwickelt und am Markt zu haben sind, gibt es auch entsprechende Druckvorlagen für einen 3D Drucker. Das bedeutet, dass hier lediglich diese Druckvorlage aufgerufen und der Druckbefehl gegeben werden muss. Damit setzt sich der Preis für die gleichen Ersatzteile aus einem 3D Drucker wie folgt zusammen:
- Kosten für den Druck selbst
- Materialkosten
Unter den Strich ist damit der 3D Druck vor allem bei nicht regelmäßig benötigten Einzelteilen deutlich günstiger als die CNC-Fertigung.
Mit 3D Druck sparen Sie die Kosten für Lagerhaltung
In der CNC-Fertigung verursacht die Herstellung von Kleinteilen oder generell von Teilen in geringen Mengen oft deutlich höhere Kosten als die Herstellung großer Produktionslinien. Zuweilen bieten einige Hersteller deshalb schon manche Produkte nur mit einer Mindestabnahmemenge an. Ein Vorteil des 3D Drucks ist dabei sicherlich der Umstand, dass Sie hier die Möglichkeit haben, on Demand zu bestellen. Das bedeutet, dass Sie nur die Menge an Teilen bestellen müssen, die Sie wirklich benötigen. Der Kostenfaktor für das einzelne Teil erhöht sich im 3D Druck nicht – egal ob Sie ein Teil oder 100 Teile bestellen.
Damit wird Lagerhaltung von Ersatzteilen, die man früher in größeren Mengen bestellen musste, unnötig. Das wiederum spart die Kosten für den Lagerbereich ein oder kann diese zumindest deutlich reduzieren.
Mit 3D Druck sparen Sie eine Menge Zeit
Ein 3D Druck braucht nur wenige Tage – vor allem, wenn das zu druckende Teil bereits voll entwickelt und die Pläne dafür bekannt sind. Auch große Produkte sind hier in wenigen Tagen mit dem Druck und der Nachbearbeitung fertig. Das spart wiederum einiges an Zeit im Vergleich zu den klassischen Fertigungsmethoden.
Das hat unter anderem den Hintergrund, dass für die Produktion in einem 3D Drucker keine Maschine komplett eingerichtet werden muss. Es muss lediglich in der entsprechend CAD-Software des Druckers die Druckvorlage abgelegt werden und dann erfolgt der Druckbefehl. Was sich bereits in den Rüstkosten niederschlägt, macht sich jetzt auch in der Produktionszeit bemerkbar.
Aus genau diesem Grund ist es mit dem 3D Druck auch so einfach Just in Time zu produzieren – zumindest bei kleinen Produktionsreihen. Ein Faktor, der Ihnen wiederum die Lagerhaltung komplett oder zumindest weitgehend erspart und Ihnen damit die Möglichkeit gibt, Ihre Produkte günstiger an Ihre Kunden weiterzugeben.
Auch die Just in Sequence Produktion ist hier möglich. Dabei werden benötigte Teile in Ihrem Haus bestellt, Sie geben den Auftrag zur Produktion an einen 3D Druck Experten weiter und die fertigen Teile werden dann vom Hersteller direkt an Ihren Kunden geliefert.
Weitere Vorteile des 3D Drucks
Grundsätzlich gibt es im Bereich der CNC-Fertigung gewisse Restriktionen, mit denen die Hersteller arbeiten müssen. Nicht jedes Teil lässt sich nach Wunsch bohren oder fräsen, einfach weil der Bohrkopf beispielsweise nicht problemlos überall hingelangen kann. Wenn eine Bohrung im Inneren eines Teils vorgenommen werden soll, ist das nur möglich, wenn für den Bohrkopf auch ein entsprechender Zugang besteht.
Solche Regeln gibt es im 3D Druck nicht. Das ist einer der Gründe, weshalb im 3D Druck auch Produkte gedruckt werden können, die im klassischen Herstellungsverfahren aus mehreren Teilen bestehen. Im 3D Drucker werden die Produkte Schicht für Schicht aufgebaut – ob hier irgendwo Hohlräume oder Ähnliche Konstruktionsbereiche benötigt werden, spielt für den Drucker keine Rolle. Dann wird der Hohlraum eben entsprechend beim Druck ummantelt. Das ist mit der klassischen CNC-Fertigung gar nicht möglich.
Das funktioniert, weil es sich beim 3D Druck um ein Additives Fertigungsmodell handelt. Hier wird ein Produkt Stück für Stück aufgebaut. Es entsteht damit quasi aus dem Nichts und dem Rohmaterial für den Druck ein fertiges Produkt. Anders sieht es in der CNC-Fertigung aus. Hier gibt es einen Block, von dem so lange Material abgetragen wird, bis das fertige Produkt herausgekommen ist.
Während also im CNC-Verfahren nicht alle Teile so wie gewünscht hergestellt werden können und man oft auf kleinere Einzelteile, die später zusammengesetzt werden müssen, zurückgreifen muss, bietet der 3D Druck die Möglichkeit, auch größere Teile ohne weitere Regeln und Bedenken zu drucken. Grundsätzlich gilt dabei: Je komplizierter ein fertiges Produkt ist, desto größer sind die Vorteile des 3D Drucks vor der CNC-Fertigung. Letztlich gilt für den 3D Druck: Was man sich vorstellen kann, kann man auch drucken.
3D Druck ersetzt die CNC-Fertigung aktuell nur teilweise
Trotz all dieser Vorteile und auch wenn der 3D Druck die CNC-Fertigung bereits in vielen Bereichen ersetzt hat – eine vollständige Verdrängung wird in den nächsten Jahren nicht erfolgen können. Dafür gibt es verschiedene Gründe.
So zum Beispiel den, dass in der CNC-Fertigung genauere Toleranzen gefertigt werden können als im 3D Druck. Außerdem gibt es verschiedene Produkte, die speziell für die CNC-Fertigung entworfen wurden. Diese sind so gestaltet, dass sie in der Herstellung im CNC-Verfahren besonders kostengünstig daherkommen. Wenn diese Produkte eins zu eins auf einen 3D Drucker übertragen werden sollen, wären sie in der Produktion teurer als in der klassischen Fertigung.
Außerdem eignet sich die CNC-Fertigung nach wie vor eher für die Herstellung großer Produktionsreihen. Je größer die Anzahl der benötigten Teile wird, desto eher ist die CNC-Fertigung die richtige Lösung. Aber je kompliziert und komplexer ein Teil wird und je geringer die benötigte Stückzahl, desto eher ist der 3D Druck die passende Lösung.
So ist der 3D Druck beispielsweise in der Produktion von Werkzeugen und von Einzelteilen in kleiner Stückzahl sowie in der Produktion von Prototypen kaum zu schlagen. Ein Grund, warum es sowohl für Konstruktions- und Ingenieursbüros als auch für Kunststoffhersteller und -dienstleister sehr interessant sein kann, mit einem Unternehmen im 3D Druck zusammenzuarbeiten.
Ein kleiner Ausblick in die Zukunft – das kann noch möglich werden
Dennoch kann sich die Produktion auch in den nächsten Jahren noch weiter in Richtung 3D Druck verschieben. Das muss allerdings bereits in der Konstruktion und der Entwicklung von Geräten, Teilen und Werkzeugen beginnen. Wenn mehr Produkte von vornherein für eine Herstellung im 3D Druck Verfahren entwickelt werden, steigt auch die Zahl der Teile, die über dieses Verfahren günstiger produziert werden können.
Generell kann im 3D Druck alles produziert werden – das wird in den nächsten Jahren sicherlich den einen oder anderen Produktionszweig komplett zum 3D Druck bringen. Allein wenn es um das Thema Massenproduktion geht – oder wenn noch echte Handarbeit gefragt ist – wird der 3D Druck auch in den kommenden Jahren seine Schwierigkeiten haben, mitzuhalten. Doch mit weiter steigender Qualität und vor allem wachsendem Vertrauen der Industrie in diese hervorragende Technik ist auch hier mit einer immer stärkeren Verdrängung der CNC-Fertigung zu rechnen.
