3D-Druck für Ersatzteile im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren

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1 3D-Druck für Ersatzteile im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren Volker Sonntag Vertriebsverantwortlicher GMP German Machine Parts GmbH & Co. KG We bring your machines back to work GMP German Machine Parts

2 Agenda 3D-Druck Was? Wann? Wie? Mythos und Realität Besonderheiten in der Praxis Wenn kein Standard Standard ist Money money money Best value for money! D-Druck im Vergleich zu bisherigen Fertigungsverfahren maintenance Dortmund

3 3D-Druck was ist das eigentlich? Additive Fertigung 3D-Daten Flüssige oder feste Werkstoffe - Kunststoffe - Kunstharze - Gipspulver - Metalle Physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse D-Druck im Vergleich zu bisherigen Fertigungsverfahren maintenance Dortmund

4 Gängige 3D-Druck-Technologien Material Keramik Metall Sand Kunststoff Wachs Aufbau durch Polymerisation STL Stereolithographie Technologien Aufbau durch Verkleben Aufbau durch Verschmelzen BJ Binder Jetting (Colour Jet Printing, Multi Jet Printing) SLM Laser Melting FDM Fused Deposition Modeling MJ Material Jetting D-Druck im Vergleich zu bisherigen Fertigungsverfahren maintenance Dortmund

5 3D-Metalldruck (SLM) Schmelzen und Schweißen Diverse Ausgangsmaterialien Hohe Festigkeit Bauraum begrenzt Umfangreiche Infrastruktur 5

6 Mythos und Realität Schön wäre es Bauteil vom Foto Einfache Zeichnung genügt Geringe Kosten Prozesssicher Alle Geometrien herstellbar 3D-Druck kann jeder So sieht s aus CAD-Daten notwendig Werkzeugkosten entfallen Günstig ja, aber Nacharbeit ggf. erforderlich Komplexe Verfahren mit rund 150 (!) Einflussfaktoren D-Druck im Vergleich zu bisherigen Fertigungsverfahren maintenance Dortmund

7 Additive Produkte Verteilung 19% 19% Automobilbau 16% 11% Luftfahrt inkl. Turbinen Maschinenbau Medizintechnik 35% Konsumgüter und andere Branchen Quelle: Wohlers Report

8 Besonderheit: Überhang oder Hohlraum Stützstruktur Supportmaterial Quellen: github, PSTutorials 8

9 Besonderheit: Nachbearbeitung Oberfläche Zahnflanken Innengewinde, Planfläche Trennstelle Trägerplatte Oberflächen und Passung Bohrung 9

10 Praxisbeispiel: Ölfiltergehäuse 10

11 Entscheidungsfindung Ölfiltergehäuse 3D-Druck + 3D-Scan möglich + Bauraum 3D-Drucker ausreichend + Geringe Stückzahl 1! + Form oder Vorrichtung entfällt + Kürzere Projektlaufzeit + Komplexe Formgebung + Thermisch belastbar + geringer Materialverlust - Nachbearbeitung erforderlich Metallguss + Besser für höhere Stückzahlen - Lunkerbildung möglich - Aufwand/Kosten: 3D Modell - Hohe Anlaufkosten: Gussform - Gussform nur einmalig verwendbar - Höhere Durchlaufzeit - Bearbeitungsflächen ggf. eingeschränkt - Nachbearbeitung erforderlich 11

12 Kostenvergleich 3D-Druck Datenerstellung - Scannen - AD-Modellierung Gehäuseherstellung - Laserschmelzen (30 µm) - Entfernen der Stützstruktur - Sandstrahlen Nachbearbeitung des Gehäuses - CNC-Drehen - CNC-Fräsen - Endbearbeitung Optional: Parametrische Flächenrückführung zur weiteren Verwendung Metallguss Zeichnungserstellung im CAD Ableitung der Daten der Gussform Gussformherstellung - Werkzeug herstellen - Sandguss einmalig verwendbar Gießen des Rohteils Oberflächenfinishing Nachbearbeitung - CNC-Drehen - Fräsen - Querbohrung anbringen Lieferzeit doppelt so lang Kosten 30 % höher 12

13 Stückkosten Kostenaufwand Laseradditive Fertigung 3-D Konventionelle Zerspanung Konventionell Guss Stückzahl Quelle: Laser Zentrum Nord, Light 2016, Prof. Emmelmann 13

14 Wann ist 3D-Druck sinnvoll? Checkliste Teure konventionelle Fertigung Formen fehlen 3D-Modell vorhanden Geringe Stückzahl Material geeignet Wenig Stützstrukturen erforderlich Toleranzen unkritisch Oberflächen unkritisch Geringe mechanische Nacharbeit erforderlich D-Druck im Vergleich zu bisherigen Fertigungsverfahren maintenance Dortmund

15 Zusammenfassung 3D-Druck oder konventionelles Herstellverfahren? Einzelfallentscheidung für jedes Bauteil - Gesamtkosten - Zeit 3D-Druck ist ein anspruchsvoller Prozess auch für Ersatzteile. Die Daten für den 3D-Druck sind professionell aufzubereiten. Prozesssicherheit für 3D-Druck und Nachbearbeitung muss gewährleistet sein. Substantieller Aufwand bei älteren Bauteilen - Umfangreiche Bearbeitung von Scan-Daten - Umwandlung der 2D-Zeichnungen in 3D-Druckmodell 15

16 Ihr Ansprechpartner Volker Sonntag Vertrieb Telefon: +49 (0) GMP German Machine Parts GmbH & Co. KG Kegelenstr Stuttgart D-Druck im Vergleich zu bisherigen Fertigungsverfahren maintenance Dortmund