Beschaffung mechanischer Bauteile in Automation und Elektronik vom 3D Druck bis Werkzeugbau Referent: Organisation: Dr. Martin Geiger Coachulting 1
Vortragsgliederung Anfänge der Generativen Fertigung (3D Drucken) Kurze Vorstellung Rahmenbedingungen in Automation und Elektronik Technologien zur Fertigung von Kunststoffteile Bauteilbeschaffung 2
Urformen Wer baut schon ein Haus, in dem er Zimmer in einen Felsen meißelt? Technik Abtragen oder Umformen Nabatäer in Petra 3
1987 Neue Produktionstechnik 4
Generative Fertigung (GF) 3D Beschreibung (CAD, STL) 3D Drucken oder besser: Slicedaten NC-Daten Pixeldaten Generative Fertigungsverfahren Additive Fertigungsverfahren Schichtbauverfahren 5
Dr. Ing. Dipl.-Phy. Martin Geiger Vorstellung 1991 1997: Mitarbeiter am Fraunhofer IPA Forschung und Entwicklungsprojekte zur Generativen Fertigung (3D Drucken) 1995: Nebentätigkeit bei der United Nations Industrial Development Organization (UNIDO) Weltweite Recherche zu industriellen Potentialen der Generativen Fertigung 1997-2001 Mitarbeiter bei der heutigen Daimler AG Seit 2001 Selbstständiger Berater zu Rapid Product Development & Manufacturing 6
Tätigkeiten Prozessanalysen, Optimierung der Prototypenbeschaffung, Beratung zur Nutzung von Generativen Fertigungsverfahren, firmeninternes Wissensmanagement zu Rapid Technologien, etc. Organisation und Unterstützung von Workshops Foren und Messeevents zu Rapid Technologien Koordination von aktuell zwei Expertennetzwerken zu Rapid Technologien www.coachulting.de 7
GF Anwendungen in der Industrie Möglichkeit zur automatisierten Fertigung von Modellen, Muster und Prototypteilen in Stunden bis wenige Tage (Rapid Prototyping) Formeinsätze für Werkzeuge (Rapid Tooling) Produktteile (Rapid Manufacturing) Betriebsmittel wie Lehren, Cubings, Messaufnahmen (Rapid Utilities) Urmodelle für gießtechnische Folgeprozesse (Rapid X) Forschung: Biologische Teile, Nahrung, Gebäude, etc 8
Automation und Elektronik Die Elektronik ist das Wesentliche, mechanische Teile eher Beiwerk Mechanische Entwicklungsabteilung klein im Vergleich zur Elektronikentwicklung Die Durchdringung der Rapid Technologien ist niedriger als bei Branchen mit Fokus auf mechanische Teile Die Stückzahlen variieren sehr stark Die Produktstückzahl ist vor Markteinführung häufig sehr unscharf 9
Generative Verfahren Bauplattform Scanner Optik Laser Support Bauteil Flüssiges Polymer Recoating- System Versenkbare Plattform Photopolymerisieren Lichtdurchlässige Platte Bauteil Support Lichtquelle Flüssiges Polymer Teleobjektiv Mikrospiegelarray Linsensystem Strahldrucken 10
Generative Verfahren Recoating Bauteil Binderstrahldrucken Pulverbett Scanner Pulverschmelzen Optik Laser Recoating Düsenarray für Binder Bauteil absenkbare Bauplattform Pulver Versenkbare Plattform 11
Generative Verfahren Materialauftragen X/Y-gesteuertes beheiztes Düsensystem Schichtkleben Laser X/y Drahtzuführung beheizte Rolle X/Y Positioniereinheit Bauteil Support Materialrollen mit drahtförmigem Material für das Bauteil und den Support absenkbare Bauplattform beschichtete Folie Versenkbare Plattform 12
Kriterien für Technologieauswahl Schichtbauverfahren: Daher Aufwand zur Nachbearbeitung berücksichtigen (Support entfernen, Schichtdicke, Schleifaufwand) Kostenverlauf Materialeigenschaften und Bauteilqualität Farbe Langzeitverhalten Qualität des Lieferanten und der Anlagen 13
Vorteile im Rapid Manufacturing Keine Werkzeugkosten Schnelle Umsetzung in Produkt Weitreichende Möglichkeiten bei der Produktgestaltung wie z:b.: In sich bewegliche Teile Funktionsteile Scharniere 14
Vakuumguss (VG) a) Stereolithographiemodell b) Silikonform erstellen c) Silikonform aufschneiden und Stereolithographieteil entnehmen d) Mischen der Polyurethankomponenten unter Vakuum e) Gießen und Vakuum f) Teil entnehmen (a) (b) (c) (d) (e) 15
Bauteileigenschaften VG Hohe Materialauswahl, überwiegend Duroplaste Ausnahme Nylonguss, aber PA 6 Kostenverlauf: üblich ca. 15-30 Teile aus einer Form Materialselektion entsprechend Serienmaterial Farbe kann eingestellt werden Gutes Langzeitverhalten Qualität des Lieferanten ist sehr unterschiedlich 16
Deutung von Aussagen Wenn das Serienmaterial PP ist, empfehlen wird das Vakuumgussmaterial XYZ. Dies kann bedeuten: XYZ hat sich bei verschiedensten Versuchen bei unseren Kunden als aussagekräftig erwiesen. Die Versuchsergebnisse beim Prototypen und beim Produkt waren nahezu identisch Auf dem Herstellerdatenblatt XYZ steht ähnlich zu PP. XYZ ist unser Standardmaterial, das empfehlen wir egal nach was Sie fragen. 17
GF Kunststoff-Formeinsätze Es ist spezielles Know-How Notwendig Es bestehen noch wenig praktische Erfahrungen Prinzipiell hohes Anwendungspotential in Automation und Elektronik alphacam GmbH 18
Gefräste Al-Einsätzen In den letzten Jahren wurde viel optimiert (Stammwerkzeuge, Frässtrategien; Wechselsysteme, etc.) Lieferzeiten von wenigen Tagen bis zu Wochen Stückzahlen bis einige 10.000 Kostenverlauf und Lieferzeit hängt vom Aufbau des Werkzeuges ab. (Schieber, Einlegeteile, Entformung, Automatisierungsgrad, etc.) Hohes Einsparpotential in Automation und Elektronik Branche 19
GF Metallformeinsätze Generative oder hybride Fertigung von Formeinsätzen Konturnahe Temperierung Kurze Zykluszeiten Hohe Prozessstabilität Höhere geometrische Freiheit LBC Engineering Renishaw GmbH 20
Gretchenfragen der Beschaffung 1. Wie verwende ich welche Fertigungstechnologie in welcher Phase mit welchem Partner zu welchem Test? 2. Wie komme ich möglichst schnell, preisgünstig und zuverlässig zum Prototypteil beziehungsweise Produktteil in der aktuell richtigen Qualität? 21
Anwendungslevel der Beschaffung 6. Gesamtprozess optimierte Vorgehensweise 5. Prototyping- und Versuchsintegrierte Vorgehensweise 4. Prüfungsrelevante Technologie, Material und Partnerselektion 3. VertiefteTechnologiekenntnis, Materialkenntnis und Partnerkenntnis 2. Technologieübersicht und Marketingmaterialübersicht 1. Technologieübersicht Wo bin ich? Wohin will ich? Wie komme ich dahin? Was intern, was extern? Wer hilft mir dabei? 22
Empfehlungen Die heute notwendige Technologiebreite ist sehr hoch; versuchen Sie nicht alles selbst zu machen Schaffen Sie eine Kompetenzstelle zur Beschaffung mechanischer Teile unter Einbezug der eigenen Fertigung Hinterfragen Sie kritisch Ihre eigenen Stärken und Schwächen in der mechanischen Fertigung Vernetzen Sie ihre Kompetenzstelle mit Kompetenzstellen anderer Unternehmen (externe Expertennetzwerke) 23
Nutzen von Expertennetzwerken Erfahrungsaustausch mit Personen mit ähnlichen Aufgabenstellungen Praxiserprobte Informationen aus vertraulicher Quelle Man erfährt auch was nicht oder schlecht geht Hohes Vertrauen untereinander Schnelle risikoreduzierte Umsetzbarkeit von technologischen Neuheiten Unterstützende Aussagen der Partner bei strategischen Vorhaben (z.b. Investitionen in neue Technologien) Möglichkeit zum Informationsaustausch zu vielen ergänzenden Themen im Tagesgeschäft (z.b. Entlohnungssysteme, Kennzahlen, ) 24
Vielen Dank fürs Zuhören Coachulting Dr. Martin Geiger Johanniterstraße 36 D-73207 Plochingen Deutschland Tel.: 00 49 (0) 71 53 / 92 53 45 Fax: 00 49 (0) 71 53 / 92 53 47 E-Mail: info@coachulting.de 25