Rapid-Prototyping-Dienstleister: So gelingt der Einsatz in der Serienfertigung

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CADFEM Germany GmbH

Rapid Prototyping und schnelle Serienfertigung sind gerade in Zeiten schwächelnder Lieferketten interessant. Doch worauf kommt es bei der additiven Fertigung an?

Rapid-Prototyping-Dienstleister: In den vergangenen Jahren gewinnt das Rapid Prototyping in der Industrie zunehmend an Relevanz, denn immer mehr Unternehmen greifen auf Kapazitäten von Dienstleistern zurück, die sich unter anderem auf additive Fertigung, aber auch schnelle konventionelle Verfahren, spezialisiert haben. Wie bereits der Begriff „Rapid Prototyping“ nahelegt, beabsichtigt jene Form der Schnellfertigung, Prototypen schnell herzustellen. Aktuell kämpfen jedoch viele Unternehmen mit Lieferkettenschwierigkeiten konventionell gefertigter Bauteile. Die Versorgung mit Methoden des Rapid Prototypings aus inländischer Produktion wird daher nicht mehr nur für die Prototypen-Fertigung als relevant angesehen. Die Methoden haben auch Einfluss auf die Serienfertigungen der Hersteller.

In diesem Zusammenhang stellen sich folgende wichtige Fragen: Welche Rolle spielt heutzutage die Expertise zu Rapid Prototyping im Unternehmen auch im Umgang mit Kleinserien? Wie können Unternehmen sicherstellen, dass ihre „schnell gefertigten“ Bauteile und Prototypen trotz „neuer“ Fertigungsverfahren gut konstruiert sind und ihre Funktion erfüllen?

Digitalisierung und Rapid Prototyping

Digitalisierungsprozesse sind treibende Kräfte der Transformation vieler Technologien. Das gilt auch fürs Rapid Prototyping. Steigende Rechenleistung und weiterentwickelte Software führen dazu, dass sich Konstruktionen vermehrt bereits vor der Produktion auf ihre Realisierbarkeit überprüfen lassen. Dadurch können Entscheidungen zur Herstellbarkeit zunehmend ohne menschliches Einwirken getroffen werden: Unterstützt von Automatisierung und Digitalisierung laufen diese Entscheidungs- und Vorbereitungsprozesse zunehmend ohne manuelle Eingriffe ab.

Dies bringt viele Vorteile mit sich. Eine automatisierte Machbarkeitsanalyse prüft beispielsweise, ob die Konstruktion Überhänge oder Hinterschneidungen aufweist, die zu Problemen in der Fertigung mit dem gewünschten Verfahren führen könnten. Diese interaktive Designanalyse eröffnet die Chance, potenzielle Produktionsrisiken frühzeitig zu erkennen und verringert damit Iterationsvorgänge – mit entsprechenden Kosteneinsparungen. So lassen sich Prototypen schnellstmöglich fertigen und die Markteinführung von Produkten beschleunigen.

In der Design- beziehungsweise Machbarkeitsanalyse finden auch Echtzeit-Kalkulationen statt. Das bringt nicht nur Kostensicherheit: Eine dank Rapid-Prototyping-Methoden mögliche On-Demand-Fertigung senkt die Gesamtkosten auch durch geringere Lagerhaltung und Beschaffungsaufwände. Durch Software und weitere Automatisierungswerkzeuge, die integraler Bestandteil des Rapid Prototypings sind, bietet diese Technologie auch eine wichtige Entscheidungshilfe, ab welcher Stückzahl die Spritzgussfertigung sinnvoller sein könnte als die additive Fertigung.

Die Möglichkeit, unterschiedliche konventionelle und additive Fertigungsverfahren zu vergleichen, ist gerade bei neuen Produkten und Varianten von großer Bedeutung: Die Ermittlung von Fertigungsmengen ist bei diesen oftmals schwierig, wie auch die Einschätzung, ob eine Werkzeugfertigung tatsächlich die richtige Wahl ist.

Erfolgsfaktor: Menschliches Know-how

Neben Automatisierung und Digitalisierung ist die menschliche Komponente aufgrund komplexer Verfahren in jeder Fertigung essentiell. Hier steht die Industrie vor einem immensen Problem: dem stetig zunehmenden Fachkräftemangel. Zwar sind Digitalisierung, KI und Automatisierung wichtige Stellschrauben künftiger Erfolgsgeschichten, allerdings steht fest, dass die Treiber der Fertigung menschliche Fachkräfte im Unternehmen sind.

Die Mitarbeiter in den einzelnen Unternehmen verfügen nicht immer über das nötige Know-how zu den vielfältigen additiven Verfahren. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass immer mehr neue Fertigungsverfahren und insbesondere Materialien auf den Markt kommen. Einzelne Mitarbeitende aus den jeweiligen Industrieunternehmen können hier gar nicht vollumfänglich alle Technologien kennen und welche Vorteile einzelne Neuheiten eventuell bergen. Deshalb benötigt es die Expertise und das Know-how der – auf diese Verfahren spezialisierten –Rapid-Prototyping-Dienstleister und deren Experten.

Nicht nur unterschiedliche Verfahren und Materialien stellen Fertigungsunternehmen beim Rapid Prototyping vor Herausforderungen: Auch die Konstruktion für die Fertigung mittels 3D-Druck oder Spritzguss erfordern Expertise, die meist nur speziell ausgebildete Fachkräfte und Rapid-Prototyping-Dienstleister bereitstellen können.

Rapid-Prototyping-Dienstleister: Das Beste aus beiden Welten

Zwar steigern Automatisierung und Digitalisierung die Effizienz von Rapid Prototyping und Serienfertigungen, jedoch würde der reine Fokus des Fertigungsdienstleisters auf automatisierte Systeme zu einem Mangel an Qualität führen. Diese gewährleisten letztlich die Experten und Fachkräfte, auf die der Rapid-Prototyping-Dienstleister in seiner Fertigung zurückgreifen kann. Automatisierte Systeme können eine Kalkulation und eine Machbarkeitsanalyse erstellen. Echtes Feedback und Verbesserungsvorschläge zu den eingereichten Designs liefern hingegen Experten. Dabei ist Hintergrundwissen und wiederkehrendes Feedback – etwa bei Unternehmen wie Protolabs – die Grundlage stetiger Verbesserung.

Jedoch sollte auch das Potenzial von Automatisierung und Digitalisierung keinesfalls unterschätzt werden. Unter anderem lassen sich mit diesen digitalen Hilfsmitteln schnell verlässliche Angebote erstellen. Auch dies hilft, die sportlichen Produktionszeiten von wenigen Tagen zu realisieren.

Der Autor Julian Lietzau ist Marketing-Manager bei Protolabs.

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