Episode 1 – Das Netflix der Fertigung – On-Demand Manufacturing & Metall-Laserschmelzen

Veröffentlicht von und Patrick Kromer am 6. Juni, 2018.

Nach einem langen und anstrengenden Arbeitstag kommen wir nach Hause und wollen zurücklehnen und einfach entspannen – Am liebsten mit der Lieblingsserie. Netflix ist die perfekte Lösung dafür, denn wir haben damit mit wenigen Klicks unser Wunschprogramm. Netflix als die erfolgreichste Lösung für das Fernsehen „On-Demand“ – auf Abruf. Lässt sich das auf die Fertigung übertragen? Das Ziel ist es Bauteile nur bei Bedarf und immer genau zum passenden Zeitpunkt herzustellen und zu liefern. Doch wie funktioniert On-Demand Manufacturing im Detail und wie kann es die Beschaffung von technischen Bauteilen über das Metall-Laserschmelzen positiv beeinflussen?

On-Demand Manufacturing – das Netflix der Fertigung?

Genau wie bei Netflix erfolgt die Herstellung genau zu dem Zeitpunkt, an dem ein Teil benötigt wird. Zusätzlich wird der Preis in Echtzeit bestimmt, was die sofortige Bestellung ermöglicht. Damit rückt die Produktentwicklung und Einkauf näher an die Fertigung heran.

Bisher wurden Produkte in der Regel Wochen im Voraus per Email angefragt, verschiedene Angebote von Fertigungsunternehmen manuell verglichen und anschließend bestellt. Mehrjährige Produktentwicklungszyklen und tendenziell große Losgrößen waren die Regel. Außerdem wurden die Produkte anschließend meist über Jahre gefertigt, da war eine Lagerhaltung sinnvoll. Eine sofortige Fertigung auf Bedarf war daher irrelevant, da die schnelligkeit nicht ins Gewicht gefallen ist. Im Jahr 2018setzen Unternehmen auf kurze Produktentwicklungszyklen, das ergibt tendenziell geringere Losgrößen und mehrere Produktvarianten. Das On-Demand Manufacturing beschreibt die Fertigung in Echtzeit, sofort nach Eingang der Bestellung. Durch Cloud Manufacturing lassen sich überregionale Fertigungskapazitäten in Echtzeit erfassen. Womit die Automatisierung der Anfrage und des Bestellprozesses erstmals möglich wird. Dabei bleibt der Aufwand für den Einkäufer minimal. Durch die automatisierte Machbarkeitsprüfung auf Basis der STEP- oder STL-Daten, kann nämlich eine sofortige Preisangabe erfolgen.

Um nicht nur theoretisch darüber zu diskutieren, werden wir uns in dieser Folge das Metall-Laserschmelzen anschauen. Und keine Angst – es folgen weitere Fertigungsverfahren in den nächsten Blogposts – wie bei Netflix – zurücklehnen und genießen 😉

Episode 1: On-Demand Manufacturing & Metall-Laserschmelzen

Metall-Laserschmelzen – klingt kompliziert, ist aber leicht erklärt

Das Metall-Laserschmelzen ist auch unter dem Namen wie Selective Laser Melting (SLM), Laser Melting, Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Laser Cusing oder Laser Beam Melting bekannt. Doch all das steht für ein spezielles 3D-Druckverfahren. Dabei wird ein Metallpulver schichtweise aufgetragen, aufgeschmolzen, bis das fertige Modell entsteht. Im Detail wird im Bauraum das Metallpulver automatisch verteilt, von einem Laser aufgeschmolzen und beim Abkühlen ausgehärtet. Das Ganze geschieht unter Schutzgas und computergesteuert aus einem CAD-Modell heraus.

Stärken des Metall Laserschmelzens

Mit dem Metall-Laserschmelzen lassen sich komplexe Geometrien einfach abbilden, was dieses Verfahren auch für Kleinserien und Prototypen interessant macht. Für die On-Demand Produktion ist dieses Verfahren besonders gut geeignet, da sich unter anderem Änderungen leicht durchführen lassen ohne dass dabei Werkzeuge oder ganze Produktionsstraßen umgestellt werden müssen.

Wie sehen typische Bauteile im Jahr 2018 aus?

Schon heute findet das Metall Laserschmelzen vielfältig Anwendung in den unterschiedlichsten Bereichen. Aus Kostengründen ist das Verfahren momentan eher auf Prototypen beschränkt, wird hierbei aber sehr erfolgreich und gern eingesetzt.

# Gehäuse beispielsweise Getriebegehäuse

# Luftleitungen und Düsen

# Federn & Blattfedern

# Kipphebel – feine mechanische Elemente

Einschränkungen des Verfahrens:

Durch die Kombination aus Metallpulver und Laser ist am Ende der Fertigung die Oberflächenrauheit recht hoch. Wenn eine glatte Oberflächenstruktur benötigt wird, dann muss das Bauteil nachbearbeitet werden. Dies kann durch manuelles Schleifen, Sandstrahlen, CNC-Bearbeitung erfolgen. Weiterhin lassen sich Gewinde und Passungen erst in Kombination mit einer zerspanenden Nachbearbeitung herstellen. Wenn eine glatte Oberfläche in inneren Bereichen gefordert ist mit einem Wert geringer als Ra 50, dann ist eine anschließende Nachbearbeitung mit Druckfließläppen möglich.

Fazit:

Konstrukteuren und Einkäufern soll es ermöglicht werden, ihre CAD-Daten einfach auf der KREATIZE Cloud Manufacturing Plattform hochzuladen, um schon am nächsten Tag ihre Prototypen in den Händen zu halten. Die Manufacturing Cloud ermöglicht erstmals eine überregionale Bestellung und Fertigung. Die Suche nach der freien Fertigungskapazität erfolgt ohne Zutun des Nutzers. Innerhalb weniger Minuten erfolgt die Zuordnung des Auftrags auf die freie und geeignete Metall-Laserschmelz-Anlage, wie beispielsweise beim Unternehmen LaserTeck. Damit ergeben sich gleich einige Vorteile:

#Schnellere Beschaffung. Insgesamt werden Innovationen und Produktvielfalt in allen Industriebereichen zunehmen. Die Fertigung auf Bedarf wird besonders für Prototypen und Kleinserien immer wichtiger für die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen werden.

#Höhere Produktionsqualität. Da es sich beim Metall Laserschmelzen um ein relativ neues Verfahren handelt, erfolgt die Fertigung digital auf Basis der CAD-Daten. Damit eignet sich das Verfahren besonders gut für eine Kombination mit dem On-Demand Manufacturing. Durch diesen durchgängigen digitalen Anfrage- und Bestellprozess entfallen nämlich viele menschliche Fehlerquellen, was zu weniger Reklamationen und Fehlproduktionen führt. Falsche CAD-Daten in der Produktion, falsche Stückzahlen oder eine fehlerhafte Lieferanschrift gehören dadurch der Vergangenheit an!

#Alternative zur CNC-Fertigung. Insgesamt weisen fertige Bauteile, die mittels dem Selektivem Laserschmelzen gefertigt wurden gute mechanische Eigenschaften auf. Zudem sind auch komplexe Formen und Endprodukte möglich. Diese ließen sich bisher dann nur durch die Kombination von CNC-Drehen, -Fräsen und Schweißen realisieren. Momentan ist die Palette an Metallen und Legierungen noch begrenzt – Aluminium, Edelstahl, Werkzeugstahl und Titan. Es kommen immer weitere hinzu, damit bietet das selektive Laserschmelzen viel Potential auch in der Serienfertigung Anwendung zu finden.

Wie sieht es Ihrer Meinung nach mit Einsatz On-Demand Manufacturing. Ist das eine Kombination, die Zukunft hat oder ist diese noch nicht einsatzbereit?

Wir von #KREATIZE & LaserTeck freuen uns darauf, unsere Erfahrung teilen zu können. Bleibe über die On-Demand Gruppe oder den KREATIZE NEWSLETTER auf dem neuesten Stand und bestelle Fertigungsteile in kürzester Zeit, schnell und einfach direkt über unser Online-Tool.

Sellamawe Woldemariam
Sellamawe WoldemariamHead of Customer Success bei KREATIZE GmbH