Die in Fabriken eingesetzten Produktionsverfahren werden durch skalierbare, additive Fertigung in Industriequalität optimiert werden.

In den letzten zwei Jahrhunderten hat sich die industrielle Fabrikproduktion in den folgenden vier Schlüsselaspekten immer wieder selbst übertroffen: Wiederholbarkeit des Prozesses, Langlebigkeit der produzierten Teile, Produktivität der Arbeitsabläufe und Wirtschaftlichkeit der Betriebskosten. Die Arbeitsabläufe in Fabriken konnten so optimiert werden, dass die bestmöglichen Teile so kostengünstig wie möglich in Serie gefertigt werden können. Sämtliche neue Produktionsmethoden oder Prozessabläufe, die neben diesem Standardprozess akzeptiert werden sollen, müssen diesen Elementen, die sich über die Zeit durchgesetzt haben, gerecht werden oder eine Verbesserung gegenüber diesen darstellen. 

Die Fertigung unterliegt aktuell einem rasanten Wandel. Einige nennen diesen Transformationsprozess Industrie 4.0. Immer neue Anforderungen des Marktes drängen Produzenten dazu, ihr Tempo und ihre Agilität zu steigern. Innovative Geschäftsmodelle machen eine schnelle Reaktion auf die Wünsche der Verbraucher und eine schnelle Entwurfsiteration erforderlich. Hersteller sind auf kürzere Produktionszyklen und eine schnellere Entwicklung des Produkt-Ökosystems angewiesen. Sie müssen physische Objekte in digitalem Tempo erzeugen. 

Skalierbare additive Metallfertigung für große Bauteile ohne Nähte.
Der DMP Factory 500 ist eine optimal an den Workflow angepasste Lösung für den 3D-Druck mit Metall, die eine umfassende Skalierbarkeit, reproduzierbare Teile von höchster Qualität und einen hohen Durchsatz bietet – und das bei niedrigen Gesamtbetriebskosten. Er ermöglicht den Druck von Teilen mit einer Größe von bis zu 500 mm x 500 mm x 500 mm.

Produzenten, die diesem Druck ausgesetzt sind, profitieren davon, dass die 3D-Druck-Technologien so weiterentwickelt wurden, dass sie in der industriellen Produktion strategisch eingesetzt werden können. Inzwischen machen neue Werkstoffe, neue Druckmethoden, neue Designmöglichkeiten und neue Prozessabläufe einen digitalen Fertigungsansatz möglich. In den letzten 30 Jahren kam der 3D-Druck hauptsächlich in der Forschung und Entwicklung zum Einsatz – bei der Designüberprüfung und beim Prototyping. Gelegentlich wurde er auch für die Einzelstück- oder Brückenfertigung genutzt. Heute gehören 3D-Drucker auch zur Ausstattung in Werkshallen und können in der Serienfertigung der Endprodukte eingesetzt werden. 

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3D System nennt diese Revolution "Digitale Fabrik", da die vier Hauptkriterien für industrielle Fertigung erfüllt sind:

  • Garantierte Wiederholbarkeit der Teile in Six-Sigma-Qualität
  • Langlebigkeit aufgrund neuer Designverfahren und innovativer Kunststoffe und Metallwerkstoffe
  • Produktivität 24/7 dank modernster Produktionsprozesse
  • Niedrigere Gesamtkosten für die Teileherstellung – bei den richtigen Teilen und dem richtigen Produktionsniveau – im Vergleich zu bestehenden analogen Verfahren
  • Topologisch optimierte Halterung für die Luft- und Raumfahrt 3D-Druck mit DMP Factory 350 Metallpulverbett-Fusionsdrucker von Thales
  • Teile, die mithilfe von Technologien für die digitale Fabrik hergestellt werden, haben sogar mehr als nur Wiederholbarkeit und Langlebigkeit zu bieten. Sie können das Versprechen der Industrie 4.0 einlösen, indem sie Produkte und Prozesse möglich machen, die mit herkömmlichen Methoden nicht erreichbar wären. Komplexe Entwurfsalgorithmen ermöglichen die Entwicklung innenliegender Gitterstrukturen, die anstelle von festen Werkstoffen eingesetzt werden. So können Teile produziert werden, die leichter und gleichzeitig robuster sind. Spritzgussbranchen können konturnahe Kühlformen entwerfen, die in wenigen Stunden anstelle von Wochen zur Verfügung stehen, oder neue Thermoplastteile in Serie produzieren. Mithilfe digitaler Gießereiprozesse lassen sich Wachsgussmodelle und Gussteile schnell und flexibel herstellen. Das Warten auf die Werkzeuge erübrigt sich, es werden Kosten gespart, und die Gefahren, die üblicherweise mit der Herstellung von Direktgussmaterialien einhergehen, gehören ebenfalls der Vergangenheit an.

Die drei Säulen der digitalen Fabrik

Laut dem Marktforschungsunternehmen Jabil verfolgen 68 % der Automobilhersteller ein Markteinführungsziel von weniger als zwei Jahren. Vor wenigen Jahren waren es noch zehn Jahre. In anderen Branchen ist bei der Einführung neuer Produkte ein ähnliches Tempo gefordert. Um diesen neuen Anforderungen des Marktes gerecht zu werden, sind die im Rahmen der digitalen Fabrik verfügbaren innovativen Fertigungsgeschwindigkeiten und -kapazitäten erforderlich. 

Die digitale Fabrik ermöglicht einen Wandel beim Spritzguss und anderen Gussarten sowie bei der Produktion von Teilen. Die digitale Fabrik wird von drei Säulen getragen: Metalle, Kunststoffe und Digitalguss. Was ein Hersteller braucht, hängt von der Branche, den Produkten und dem geforderten Produktentwicklungstempo ab. Alle drei Säulen können ihr volles Potenzial dank moderner Software entfalten.

  • Digitale Fabrik für Metalle

    3D Systems DMP Flex 350 – 3D-Drucker mit Anwendungsflexibilität für 24/7-Fertigung robuster Metallteile

    Die digitale Fabrik für Metalle setzt auf einen modularen Prozess, der additive und subtraktive Lösungen umfasst, um aus wichtigen Industriemetallen kontinuierlich reproduzierbare Teile zu fertigen. Die additive Fertigung wird mit traditionellen Methoden kombiniert, damit leistungsfähige Teile schneller produziert werden können.

  • Digitale Fabrik für Kunststoffe

    Teile für Figure 4 Standalone bei 3Dprintedparts.com

    Die digitale Fabrik für Kunststoffe verwendet modernste additive Thermoplaste und Kunststoffe, um große Volumen robuster Teile zu fertigen. Für das Hochfahren der Produktion ist im Vergleich zu traditionellen Spritzgussverfahren nur noch ein Bruchteil der Zeit erforderlich. Es können Kunststoffteile in Kleinserien ohne Mindestbestellmengen produziert werden, wobei Werkzeugkosten und Wartezeiten eingespart werden.

  • Die digitale Gießerei

    3D-gedruckte Wachs-Modelle
 für schnelle Gießteilefertigung sind nahtlos in das Gießverfahren integrierbar

    Die digitale Gießerei kann Gussteile schneller und flexibler erstellen, iterieren, weiterentwickeln und produzieren. Kosten und Wartezeiten für Werkzeuge erübrigen sich dabei. Unternehmen, die mit den Prozessen der digitalen Gießerei arbeiten, liefern Gussteile in nur wenigen Tagen nach Erhalt der CAD-Daten und müssen nicht bis zu 12 Wochen auf Werkzeuge warten.

Einrichten der digitalen Fabrik

Die digitale Fabrik ist mehr als nur neue Hardware. 3D Systems hat massiv in die Forschung und Entwicklung neuer Werkstoffe und neuer Software investiert. Nun steht eine große Palette an Metallen, Thermoplasten und Kunststoffen zur Verfügung, die alle für den Einsatz in der digitalen Fabrik zugelassen sind. Dank der von 3D System entwickelten Software für die Dateierstellung ist der Einsatz von CAD-Experten und kostspieliger Software nicht länger nötig, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.

Hersteller können ihre Geschäftsmodelle überarbeiten und die Wettbewerbsvorteile der Industrie 4.0 nutzen. Mit jedem abgeschlossenen Fertigungsprozess in der digitalen Fabrik sammeln Ingenieure und Führungskräfte neue Erfahrungen, die es ihnen erlauben, zunehmend bessere Produkte in noch kürzerer Zeit anzufertigen. Die digitale Fabrik bildet auf diese Weise den natürlichen Ausgangspunkt für neue Produkte, neue Geschäftsmodelle und neue Unternehmen.