Als Maschinenbauer unterscheidet sich Idaho Steel nicht allzu sehr von anderen Unternehmen auf der Welt. Das Unternehmen sticht jedoch heraus durch die Tatsache, dass es eine einzigartige Branche bedient und den 3D-Druck zur schnellen Herstellung von Einzelteilen für seine Maschinen nutzt.
Idaho Steel besitzt einen 3D-Drucker des Typs ProX 500 SLS von 3D Systems, um wichtige Produktionsteile für seine Fertigungsmaschinen herzustellen. Der ProX 500 produziert gebrauchsfertige Werkstücke und ganze Baugruppen für eine Vielzahl von Anwendungen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobil, Medizin, Konsumgüter und industrielle maschinelle Bearbeitung. Er verwendet das langlebige Polyamidmaterial DuraForm ProX für die Fertigung von Komponenten, deren Qualität mindestens so hoch ist wie die von Spritzgussteilen.
„Mit dem SLS-3D-Druck können wir robustere und langlebigere Teile herstellen“, berichtet Jon Christensen, Marketing- und Vertriebsmanager bei Idaho Steel. „Ingenieure, die mit der Technologie noch nicht so vertraut sind, können sich eventuell nicht vorstellen, dass „gedruckte“ Teile tatsächlich solide Kunststoffprodukte sind. Man kann Teile sogar so konstruieren, dass sie an bestimmten Stellen robuster oder widerstandsfähiger sind als herkömmlich produzierte Teile.“
Qualität ist alles
Idaho Steel wurde 1918 in Idaho Falls gegründet. Das Unternehmen hat sich auf die Fertigung, Wartung und Individualisierung von Maschinen spezialisiert, mit denen Kartoffeln in eine fast unerschöpfliche Vielfalt an Größen und Formen gebracht werden können. Wenn Sie in letzter Zeit Pommes frites, Kartoffelsalat, Kartoffelpüree oder Kroketten gegessen haben, wurden diese wahrscheinlich mit einer Maschine von Idaho Steel hergestellt. Nach Angaben des Unternehmens ist es nicht ungewöhnlich, dass Anlagen von Idaho Steel, die in den 1960er Jahren hergestellt wurden, in der ganzen Welt immer noch in Betrieb sind.
Idaho Steel legt großen Wert darauf, dass die individuellen Wünsche der Kunden befriedigt werden. Aus diesem Grund ist der 3D-Druck in Produktionsqualität perfekt für das Unternehmen geeignet.
„Wir brauchten eine Möglichkeit, schnell Formen für unsere Kunden herzustellen“, sagt Alan Bradshaw, CEO von Idaho Steel. „Wir prüften die Alternativen und entschieden uns dann für den Kauf des Druckers von 3D Systems. Seitdem haben wir Hunderte von Teilen mit diesem Drucker gefertigt und in unseren Maschinen eingesetzt.“
Von Anfang an war klar, dass Idaho Steel keine Kompromisse bei der Qualität zugunsten der Geschwindigkeit eingehen würde.
„Wir legen großen Wert auf die Qualität der Geräte, die wir mit unserem Namen ausliefern“, sagt Christensen. „Wir sind ein Komplettfertigungsbetrieb. Während unsere Konkurrenten vielleicht mehr von Subunternehmern abhängig sind, haben wir die Kontrolle darüber, wie die einzelnen Teile hergestellt und zusammengefügt werden. Der 3D-Druck gibt uns mehr Kontrolle über einzelne Teile, was uns letztendlich dabei hilft, überlegene Geräte in viel kürzerer Zeit zu liefern.“
Bessere Produkte in viel weniger Zeit
Eine der wichtigsten Anwendungen des 3D-Drucks bei Idaho Steel ist die Fertigung passgenauer Formeinsätze und Kolben für die Nex-Gem-Former-Maschine des Unternehmens, die Kartoffelprodukte in verschiedene Formen bringt. Die Formeinsätze und Kolben wurden früher aus fünf Teilen hergestellt, die aus Kunststoff gefräst und mit 25 oder mehr Befestigungselementen zusammengehalten wurden. Mit mehreren CNC-Bearbeitungen und manueller Montage dauerte die Fertigung eines Satzes von 16 Formkolben bis zu 250 Stunden, was 25 Arbeitstagen entspricht.
Idaho Steel stellt inzwischen die gleiche Anzahl von Teilen in 90 Stunden her, die hauptsächlich aus unbeaufsichtigter und ununterbrochener Laufzeit auf der ProX 500-Maschine besteht.
„Die Maschine kann nachts oder über das Wochenende arbeiten, und die Formkolben erfordern nur etwa drei bis vier Stunden manuelle Arbeit“, sagt Christensen. „Der 3D-Druck spart nicht nur Zeit, sondern macht auch die CNC-Maschinen frei, die sonst 25 Tage lang mit dieser Aufgabe beschäftigt wären.“
Der Formeinsatz und der Kolben werden vom 3D-Drucker als komplette, einzelne Baugruppe aus dem lebensmittelechten Werkstoff DuraForm ProX von 3D Systems hergestellt.
„Unsere im SLS-3D-Druckverfahren gefertigten Teile sind so stark und haltbar, weil beim 3D-Druck die Fertigungsbeschränkungen der CNC-Fräsen entfallen“, sagt Christensen. „Die Schwachstellen oder potenziellen Problembereiche sind in der Regel dort zu finden, wo Teile aufgrund dieser Beschränkungen zusammengeschraubt werden mussten.
„Ein vielleicht noch größerer Vorteil des ‚einteiligen‘ Ansatzes ist der hygienische Nutzen. Wir produzieren Anlagen für die Lebensmittelherstellung. Überall dort, wo wir Bereiche beseitigen können, in denen potenzielle Kontaminationsrisiken entstehen können, wie z. B. bei Befestigungselementen, ist dies ein großer Vorteil. Außerdem gibt es immer den menschlichen Faktor, z. B. wenn Befestigungselemente zu stark angezogen werden und dadurch Teile beschädigt werden können.“
Begeistert von den Möglichkeiten des 3D-Drucks
Ein weiteres Teil, das Idaho Steel mit dem 3D-Druck umgestaltet hat, ist ein Gehäuse für einen Laser, der die Füllhöhe innerhalb eines Trichters oder Behälters erkennt und an das Steuersystem weiterleitet. Die Herstellung dieses Teils war zuvor an ein anderes Unternehmen vergeben worden. Die Qualität des fertigen Teils entsprach jedoch nicht den Standards von Idaho Steel.
Idaho Steel begann, das Teil auf dem ProX 500 zu drucken, was zu erheblichen Verbesserungen führte. Die Öffnung an der Oberseite wurde vergrößert, um den Zugang zum Sensor zu erleichtern. Außerdem wurden die Ecken abgerundet und das Gehäuse als einzelnes Teil komplett mit einer Kunststoffkette hergestellt. Die Kette verbindet den Schraubverschluss mit dem Gehäuse und verhindert so, dass dieser beim Zugriff auf den Sensor verloren geht.
„Es gibt immer wieder neue Möglichkeiten, mit dem 3D-Druck bessere Teile herzustellen, was unsere Prozesse wesentlich flexibler macht“, sagt Christensen. „Wir stellen laufend neue Abstreifer, Kappen und Stopfen her. Das sind nicht gerade glamouröse Teile. Sie würden normalerweise aber als einfache, aber zeitaufwändig zu bearbeitende Teile die CNC-Fräsen blockieren.“
Christensen sieht den 3D-Druck und das CNC als komplementäre Werkzeuge für die Herstellung neuer Teile: Der 3D-Druck eignet sich ideal für die Erstellung von Prototypen mit neuem Design, die Fertigung besserer Teile und Baugruppen in kleinen Stückzahlen und die Anpassung neuer Teile für bestehende Maschinen. Für einfachere Konstruktionen oder größere Teile, die in größerer Stückzahl gefertigt werden, ist die CNC-Technik nach wie vor die erste Wahl.
„Unsere Mechaniker sind wirklich begeistert vom 3D-Druck und sind gespannt zu sehen, was der 3D-Drucker kann und wie er zu unserem Vorteil eingesetzt werden kann. Sie kommen mit Teilen zu uns, von denen sie glauben, dass sie besser in 3D gedruckt werden könnten.“
Der Fantasie sind keine Grenzen gesetzt
Christensen sagt, dass Idaho Steel zwar spezialisierte Maschinen herstellt, aber dass fast jede Maschinenwerkstatt vom 3D-Druck profitieren kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein qualitativ hochwertiges Teil pünktlich und unter Einhaltung einer strengen Frist geliefert werden muss.
„Eines der größten Hindernisse für die maschinelle Fertigung ist die Vorlaufzeit“, sagt Christensen. „Ein Kunde kann einen Lieferanten für ein bestimmtes Gerät bevorzugen. Wenn dieser Lieferant aber nicht in der Lage ist, rechtzeitig für ein Projekt zu liefern, muss der Kunde auf einen anderen Anbieter ausweichen.
„Ein gutes Beispiel für die knappe Vorlaufzeit sind unsere Formkolben. Wenn unsere Kunden die Genehmigung für Projekte erhalten, brauchen sie diese Teile, die jede erdenkliche Form haben können, sofort. Einige der Formen sind ziemlich komplex, weshalb die CNC-Fertigung bis zu einem Monat dauern kann. Mit dem ProX 500 können wir diese Zeit nun auf eine Woche verkürzen.“
Schnellere Lieferung, bessere Qualität, größere Anpassungsfähigkeit, mehr Zuverlässigkeit – das sind Dinge, mit denen sich jedes Maschinenbauunternehmen identifizieren kann, unabhängig davon, welche Spezialprodukte auf den Maschinen hergestellt werden sollen.
„Wir sind nicht mehr durch unsere standardmäßigen und konventionellen Bearbeitungswerkzeuge eingeschränkt“, sagt Alan Bradshaw, CEO von Idaho Steel. „Unser Designteam kann seine ganze Vorstellungskraft und Kreativität frei entfalten.“
