Weltpremiere auf der Formnext: Der Freeformer 300-3X kann mit drei Austragseinheiten komplexe Funktionsbauteile in belastbarer Hart-Weich-Verbindung additiv fertigen. Sein Bauraum ist für Automation ausgelegt.

Bild: Arburg

Kommentar zum Einsatz von 3D-Druck Lohnt sich der Umstieg vom Spritzguss zur additiven Fertigung?

19.10.2018

3D-Druck und additive Verfahren kommen immer häufiger in der Produktion zum Einsatz. Doch es gibt Vorbehalte: Gerade bei größeren Stückzahlen sei diese Technologie zu langsam und zu teuer, um herkömmlichen Fertigungsverfahren wie beispielsweise dem Spritzgussverfahren Konkurrenz zu machen. Heinz Gaub zeigt an einem Kalkulationsbeispiel, wann sich ein Umstieg lohnt.

Additive Manufacturing hat sich in der industriellen Produktion inzwischen als Fertigungsverfahren etabliert, ist aber primär nicht für Großserienanwendungen ausgelegt. Dafür können Sie relativ schnell Prototypen in kleine Serien überführen und die Time-to-Market beschleunigen, ohne auf den zeit- und kostenaufwendigen Faktor Werkzeug angewiesen zu sein. Im Fall des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF) lassen sich kleine bis mittlere Serien „echter“ Funktionsbauteile aus dem gleichen Material und in gleicher Form (Granulat) herstellen, wie sie auch später für die Großserie beim Spritzgießen verwendet werden können.

Für die wirtschaftliche Produktion größerer Stückzahlen muss genau kalkuliert werden, in welcher Zeit welche Teilemenge benötigt wird und welche weiteren Rahmenbedingungen einzuhalten sind. In diesem Zusammenhang möchte ich einen wichtigen Punkt ansprechen: Ziel der additiven Fertigung ist ja nicht, genau die gleichen Bauteile zu produzieren wie im Spritzgießen und das möglichst noch genauso schnell.

Verfahrensgerechte Konstruktion neuer Produkte

Wir sehen neben der Herstellung von Prototypen und Kleinserien die große Chance, neue Produkte von vorneherein verfahrensgerecht zu konstruieren, sodass ein Mehrwert, zum Beispiel hinsichtlich Funktionsintegration, entsteht. Für den Einsatz in der industriellen additiven Serienfertigung müssen die Funktionsbauteile dabei stets die definierte Qualität erreichen – und zwar reproduzierbar. Hierfür ist sehr viel Know-how hinsichtlich Maschine, Material, Verfahren und digitalem Modell erforderlich.

Mit dem Freeformer lassen sich kurzfristig und wirtschaftlich Funktionsbauteile in kleinen bis mittleren Serien aus Originalmaterial herstellen. Dazu zählen individuelle Kunststoffteile (Konsumgüter), medizinische Einzelteile (Implantate), Vorserien in kleinen Stückzahlen (Automobilbau) sowie funktionale Ersatzteile (Luftfahrt).

Darüber hinaus eignen sich Maschine und Verfahren dazu, zum Beispiel kostengünstig Betriebsmittel wie Montagevorrichtungen und Greifer für die Automation schnell und flexibel zu fertigen. Großes Potenzial bietet auch die Kombination von Spritzgießen und additiver Fertigung, um mit automatisierten smarten Fertigungszellen „Mass Customization“ zu realisieren.

Kalkulationsbeispiel

Ein Kalkulationsbeispiel für die Arburg-Eigenfertigung zeigt, wo die Grenze liegt, ab der es Sinn ergibt, statt Spritzgießen die additive Fertigung einzusetzen. Dabei geht es um 0,09 Gramm schwere Abstandshalter aus PEI, die in elektrischen Steckern von Allroundern verbaut werden. Der jährliche Teilebedarf liegt bei rund 1.200 Stück.

Der Freeformer fertigt additiv eine Kleinserie zu 70 Stück in einer Bauzeit von rund drei Stunden. Eine Spritzgießmaschine produziert vier dieser Bauteile in acht Sekunden – die Jahresproduktion wäre somit in nur 40 Minuten geschafft. Allerdings ist dafür ein Werkzeug erforderlich, dessen Kosten sich auf rund 8.000 Euro belaufen.

Der Break-even wäre in diesem Fall erst ab einer Stückzahl von 5.540 erreicht. Das AKF-Verfahren ist mit Fixkosten von 1.792 Euro für die geforderten 1.200 Abstandshalter also um ein Vielfaches günstiger, zudem entfällt die Lagerhaltung.

Bildergalerie

  • Heinz Gaub, Geschäftsführer Technik bei Arburg.

    Bild: Arburg

  • Kalkulationsbeispiel für ein Allrounder-Bauteil.

    Bild: Arburg

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