Zukunftsfrühstück: Additive Fertigung im Betrieb

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1 Zukunftsfrühstück: Additive Fertigung im Betrieb Max Birtel & Patrick Bertram, Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern , Mainz

2 Agenda 1. Kurze Einführung Was ist Digitalisierung und Industrie 4.0? 2. Überblick über neue Fertigungsverfahren 3. Vor- und Nachteile der Fertigungsverfahren 4. Beispielprodukte aus additiven Fertigungsverfahren 5. Interaktiver Teil 2

3 Mittelstand 4.0-Kompetenzzentren Förderinitiative Hamburg Mittelstand 4.0 Digitale Produktions- und Arbeitsprozesse Ziele des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Sensibilisieren und informieren Transfer von Wissen und Technologien Entwicklung praxisnaher Anschauungs- und Erprobungsmöglichkeiten unterstützen Nordrhein-Westfalen Dortmund Rheinland-Pfalz Kaiserslautern Niedersachsen Hannover Rheinland-Pfalz Koblenz Hessen Darmstadt Saarland Saarbrücken Baden-Württemberg Stuttgart Berlin / Brandenburg Magdeburg Sachsen-Anhalt Thüringen Ilmenau Bayern Augsburg Sachsen Chemnitz

4 Unser starker Partnerkreis Assoziierte Partner Konsortialpartner Kompetenzzentrum KL Koblenz Pfalz Trier Rheinhessen Referat für Technologie und Innovation

5 Angebote des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums KL Wir bieten Information Qualifizierung Unterstützung Umsetzung 5

6 Fahrplan Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern Information? Informations- Veranstaltungen Schulungen Workshops Demos Qualifizierung Ideenwerkstatt/Strategieunterstützung Unterstützung Readiness Check! Umsetzung Projektbegleitung Mittelstand 4.0 6

7 Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern Wir sind für Sie da! Kontakt Infocenter Nina Obreschkova

8 Was bedeutet Digitalisierung eigentlich? Betrifft mich das?

9 Markt im Wandel Zukünftig Bedarf nach Individualisierung und schneller Verfügbarkeit Buy! Paradigma der Vergangenheit Paradigma der Zukunft 9

10 Anpassung an den Kunden Individualisierte Produkte Konfigurierbare Zusammensetzung Personalisierung der Verpackung mymuesli.com DM-Fotoparadies Produktdesigner 10

11 Höhere Reichweite und neue Vertriebswege Unternehmen und Produkte online präsentieren Online Bestellung ermöglichen MiniTec.de Bürkert Fluid Control Systems 11

12 Innovation durch neue Technologien Mobile Bedienung Neue Funktionen als App fürs Smartphone Bedienung über Tablet und Smartphone KSB Sonolyzer App 12

13 Wandel im Privaten Beispiele 13

14 Wandel im Privaten Beispiele 14

15 Fotographie Der bekannteste Verlierer: Kodak Insolvenz Kodak 4 Millionen analoge Kameras analoge Kameras Smartphones heute digitale Kameras 8,62 Millionen digitale Kameras 4,61 Millionen digitale Kameras Quelle Zahlen: Handelsblatt.com 15

16 Amazons Logistikfeldzug könnte verschiedene Opfer fordern: Plan für Logistikdrohnen Amazon One 2013 Prime Air Prime Air Amazon Logistics Prime Now 16

17 Industrie 4.0 Durchgängige Digitalisierung der Produktion für intelligente Fabriken Die Dimensionen von Industrie 4.0 Technologie z.b. Digitalisierung, Sensorik und Aktuatorik Mensch z.b. Mensch-Technik-Systeme, Organisation Intelligente Fabrik Geschäftsmodelle z.b. Serviceorientierung, Kundeneinbindung Organisation z.b. Daten, Entscheidungen, dezentrale Systeme 17

18 Vorstellung existierender additiver Fertigungsverfahren

19 3D-Druck und Industrie 4.0 Vorstellung existierender additiver Fertigungsverfahren Aktuelle Herstellungskette: 1. Bauteilkonstruktion 2. Fertigungsgerechte Anpassung der Konstruktion 3. Festlegung der spanenden Herstellung 4. Arbeitsvorbereitung 5. Spanende Herstellung des Bauteils Neue Herstellungskette: 1. Bauteilkonstruktion 2. Fertigungsgerechte Anpassung der Konstruktion 3. Festlegung der spanenden Herstellung 4. Arbeitsvorbereitung 5. Spanende Herstellung des Bauteils Einsparung und/oder digitalisieren von aufwändigen Arbeitsgängen

20 Abschreckung im 3D-Druck Vorstellung existierender additiver Fertigungsverfahren FDM FFF SLS SLA STL LOM 3DP DMP DMLS EBM SLM AKF MJM SMS MJF Auflösung Fused Deposition Modeling (3D-Druck-Verfahren) Fused Filament Fabrication (siehe FDM) Selective Laser Sintering (3D-Druck-Verfahren) Stereolithography (3D-Druck-Verfahren) Standard Triangle Language (Dateiformat) Laminated Object Manufacturing (3D-Druck-Verfahren) 3D-Printing (Zusammenfassung von 3D-Print-Verfahren) Direct Metall Printing Direct Metall Laser Sintering Electro Beam Melting (Metalldruckverfahren von Arkam) Selective Laser Melting Arburg Kunststoff Freiformen (3D-Druckverfahren von Arburg) Multi Jet Modeling (Objet Verfahren) Selective Mask Sintering (Sinterverfahren mit Flächenbelichtung) Multi Jet Fusion (Sinterverfahren von HP) Nicht genormte Bezeichnungen -Rapid Prototyping -Additive Fertigung -3D-Printing -Additive Manufacturing -Generative Fertigung -Direct Digital Manufacturing -Desktop Manufacturing

21 Eine Verfahrensübersicht Vorstellung existierender additiver Fertigungsverfahren Ausgangsmaterial Fest Flüssig folienförmig strangförmig pulverförmig Photopolymer Technologisches Prinzip Verkleben und Schneiden Aufschmelzen und Aufspritzen Verfestigen durch Binder Punktweises Härten mit Laserstrahl Flächenweises Härten mit Infrarotstrahler Flächenweises Härten mit UV- Licht Punktweises Härten mit Laserstrahl Verfahren Laminated Object Manufacturing Fused Deposition Modeling 3D-Printing Selektives Lasersintern/ Laserschmelzen Maskensintern Poly (Multi) Jet Modeling Digital Light Processing Stereo Lithografie LOM FDM 3DP SLS/ SLM SMS MJM DLP SLA

22 SLA - Stereolithografie Video: Maschinenpreise Materialpreise ab ca. 180 /kg Form 2 Formlabs ProX 800 3D-Systems Mammoth Materialise

23 Video: FDM Fused Deposition Modeling Replikator Makerbot Stratasys Fortus 900mc Maschinenpreise Materialpreise Cincinnati Baam C1

24 Video: SLS Selektives Lasersintern Maschinenpreise Materialpreise ab ca. 50 /kg Lisa Sinterit ProX 500 3D-Systems Medea 1500 Hofmann Innovation

25 3DP 3D-Druck Video: LOM Laminated Object Manufacturing Video:

26 Verfahrensvergleich Verfahren Material Preis SLA Accure Xtreme 220,- SLA VisiJet SL Clear 255,- SLS PA12 ungefüllt 30,- SLS PA12 + Al 40,- SLS PA11 60,- SLS TPU 165,- SLS PEAK 185,- SLM Werkzeugstahl ,- SLM Edelstahl ,- SLM Cobalt Chrom 990,- SLM Kupfer (CuNi2SiCr) 595,- Testbauteil Abmaße: 83x83x10mm Volumen: 14,4 cm³ FDM ABS 25,-

27 SLA - Stereolithografie sehr feine Oberflächen sehr genau gut Nachzuarbeiten (Schleifen und Glätten) verhältnismäßig schnelles Verfahren (mehrere Teile mit einem mal produzierbar) Hoher Aufwand für Nachbearbeitung Teuer (Maschinentechnik / Grundmaterial) nicht UV-Stabil geeignet als Urmodelle Viele Teile gleichzeitig Filigranen und/oder sehr genauen Modellen Stützmaterial erforderlich und teilweise schwierig zu Entfernen Teile müssen gewaschen werden Teile müssen unter Belichtung nachgehärtet werden

28 SLS Selektives Lasersintern hohe Bauteilbeanspruchung möglich Mittlerer Preis (KU) Breiterer Materialauswahl raue Oberfläche (bei grobkörnigem Pulver) Nachbearbeitung nötig Aufwendiges Einfärben Breite Anwendungspalette (kleine bis große Modelle) Bauteile thermisch und mechanisch belastbar (Schnappverbindungen und Filmscharniere sind baubar) Spanende Nacharbeiten schwierig, bildet keinen Span und zieht Fäden Kein Stützmaterial erforderlich Viele Teile sind in einem Auftrag baubar Eigenschaften gelten für Kunststoff-Lasersintern

29 FDM Fused Deposition Modeling günstiges Verfahren (sowohl Maschinen als auch Material) Nachbearbeitung der Teile möglich Viele Farben möglich wellige Oberfläche Schlechtere Auflösung Begrenzte Materialvielfalt Anwendung bei mittleren bis größeren Modellen Bauprozess Temperaturempfindlich (Abheben oder abreißen von der Bauplattform) Stützmaterial erforderlich und teilweise schwierige zu Entfernen Wenige gute Geräte im günstigen bzw. Consumer-Bereich (beheizter Bauraum / separates Stützmaterial)

30 3DP 3D-Druck Komplizierte Geometrien Wiederverwendbare Reste Viele Farben möglich geringe Belastbarkeit keine hohe Genauigkeit Raue Oberfläche (Korngröße) Geeignet als Modelle für Gießverfahren Kunststoff-, Keramik-, Metall-, Gipspulver Kein Stützmaterial erforderlich Übriges Pulver dient als Stützmaterial

31 LOM Laminated Object Manufacturing schnelles Verfahren Großvolumige Teile möglich Leichte Modelle hohes Abfallaufkommen Hoher Aufwand für Nachberarbeitung Aktuell keine Endanwendergeräte Geeignet als Urmodelle für Silikonformen und Sandgussverfahren Geeignet für Designebetrachtungen Nachbearbeitung zur Versiegelung und Glättung Härtung mittels Epoxidharz möglich

32 Produktbeispiele Bilder: Video - Fensterbogen: Video - Sonderfahrzeugteile: Video - Schiffsschraube: Video - Raumteiler: Video beleuchtete Schrift: Video Häuserbau:

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Max Birtel Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern Trippstadter Str Kaiserslautern Kontakt: Patrick Bertram Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern Trippstadter Str Kaiserslautern Mail: Web: Mail: Web: 33