Fertigungswerkzeuge drucken spart Zeit und Kosten

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Jetzt hat sich diese Denkweise verändert. Additiv hergestellte Fertigungswerkzeuge der neuesten Generation können mit geringen Kosten termingerecht bereitgestellt werden. Alles, was für ein Werkzeug benötigt wird, ist ein wenig Zeit und Initiative für die Neugestaltung. Vielleicht lassen sich beim Montagevorgang zwar nur wenige Sekunden einsparen, doch diese Zeit summiert sich. Wenn Sie mit der Vorrichtung pro Tag und Arbeiter 500 Bauteile fertigen, bedeutet eine Zeiteinsparung von 2 s eine Reduzierung des direkten Arbeitsaufwands um 70 h pro Person und Jahr. Und für dasselbe Bauteil würde eine Senkung der Ausschussrate um 1 % eine Einsparung von 1250 Bauteilen pro Jahr bedeuten.

Das additive Fertigungskonzept umsetzen

Dass sich die additive Fertigung ideal für viele Fertigungswerkzeuge eignet, bedeutet nicht, dass sie sich auch für alle eignet. Die wichtigste Überlegung bei den Materialien ist, ob auch Kunststoff ausreicht. Üblicherweise werden Fertigungswerkzeuge und Vorrichtungen aus Metall gefertigt. Für einige kann Metall erforderlich sein, bei anderen kann Metall schlichtweg praktisch sein. In diesem Fall sind additive Verfahren eine Option. Dank der grossen Materialauswahl kann das FDM-Verfahren chemische Beständigkeit, Temperaturbeständigkeit (bis zu 200 °C) und stabile mechanische Eigenschaften aufweisen.

Fertigungswerkzeuge aus Kunststoff bieten einige unerwartete Vorteile: So verwendet Thogus durch FDM hergestellte Roboteraufsätze, die Stösse absorbieren und damit den Arm vor Schäden bewahren. Ein weiteres Beispiel ist der Automobilhersteller BMW, der tragbare Werkzeuge aus Kunststoff verwendet, da diese leichter und einfacher zu handhaben sind und die Arbeiter nicht so schnell ermüden.

Alte Konstruktionsregeln über Bord werfen

Der aktuelle Bestand an Produktionswerkzeugen und Vorrichtungen in einem Unternehmen wurde vor dem Hintergrund herkömmlicher Fertigungsverfahren konstruiert. Dort ging es beispielsweise darum, ob die Werkzeugkonstruktionen überhaupt herstellbar sind (Design for Manufacturability/DFM), mit möglichst geringen Kosten und vertretbaren Durchlaufzeiten. Doch diese Regeln gelten nicht für die additive Fertigung. In einigen Fällen kann das Festhalten an alten DFM-Regeln sogar den gegenteiligen Effekt bewirken. Deshalb ist es ratsam, die alten Regeln über Bord zu werfen und mit einer komplett neuen Konstruktion zu beginnen, denn mit additiven Verfahren steht ein viel grösserer Gestaltungsspielraum zur Verfügung. So können Fertigungswerkzeuge und Vorrichtungen ohne zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand eine komplexe freie Form mit vielen Eigenschaften erhalten. Tatsächlich kann eine zusätzliche Komplexität sogar zu einer Verringerung des Zeit- und Kostenaufwands führen. Beispielsweise senken Hohlräume, Öffnungen und Kanäle den Materialverbrauch, die Bauzeit und die Gesamtfertigungszeit.

Um die additive Fertigung optimal zu nutzen, lässt man die geplante Funktion und Leistung des Werkzeugs die Konstruktion bestimmen – nicht umgekehrt. So arbeitet beispielsweise Digital Mechanics AB und BMW. Digital Mechanics nutzte die Gestaltungsfreiheit für seinen Vakuum-Robotergreifer aus. Der konventionell gefertigte Greifer verfügte über externe Schläuche, die ausserhalb des Greifers verliefen. Mit der additiven Fertigung erhielt jeder Greiffinger einen internen Vakuumkanal, der die Schläuche ersetzte wurden.

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