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Fallstudie: 3D-Druck im Maschinenbau

3D-Druck im Maschinenbau: Wie ein Unternehmen aus Hessen 70.000€ jährlich einspart

In der dynamischen Welt des Maschinenbaus ist Effizienz ein wesentlicher Faktor für den Erfolg. Die Geschichte eines Maschinenbauunternehmens aus Hessen zeigt eindrucksvoll, wie der Einsatz von 3D-Drucktechnologie nicht nur Kosten senken, sondern auch die Effizienz erheblich steigern kann. In diesem Fall konnten wir Aluminium durch 3D-gedruckten Kunststoff ersetzen und dadurch enorme Vorteile erzielen.

Inhaltsverzeichnis

  1. Aluminiumersatz durch 3D-gedruckten Kunststoff
  2. Positive Auswirkungen auf Lieferketten und Nachhaltigkeit
  3. Positive Auswirkungen auf Lieferketten und Nachhalt
  4. Fazit

3D-Druck im Maschinenbau: Aluminiumersatz durch 3D-gedruckten Kunststoff

Ein Maschinenbauunternehmen aus Hessen produzierte seine Materialführungen herkömmlich aus Aluminium. Diese transportieren filigrane Bauteile und müssen deshalb an den Kontaktflächen mit einer Gummierung versehen werden. Durch die hohen Scherkräfte, welche während der Anwendung auf das Gummi und den Aluminiumkörper wirken, ist eine herkömmliche Verschraubung der Gummierung, oder das Fügen durch Klebstoffe nicht möglich. Deshalb musste hierbei auf das aufwändige Vulkanisierung der Gummierung auf den Aluminiumgrundkörper zurückgegriffen werden. Dies verursacht hohe Kosten und nimmt viel Zeit in Anspruch.

Die Hauptgründe für die Verwendung von Aluminium im Maschinenbau sind in aller Regel die leichte Zerspanbarkeit und das geringe Gewicht. Selten wird Aluminium wegen seiner chemischen Zusammensetzung gewählt. 

Durch den Einsatz von kohlefaserverstärktem PLA und TPE im FDM 3D Druckverfahren können wir für das Unternehmen eine kostengünstigere Alternative zu den Aluminium-Führungen schaffen. Das additive Fertigungsverfahren mit dieser Materialkombination ermöglichte nicht nur eine Kosteneinsparung von bis zu 70%, sondern reduziert auch die Lieferzeiten um bis zu 50%. Das aufwändige Vulkanisieren entfällt, da beide Materialien direkt miteinander verdruckt werden können und somit eine stoffschlüssige Verbindung entsteht.

Der Einsatz von PLA (Polylactid) im 3D-Druck bietet aufgrund seiner Herkunft aus nachwachsenden Rohstoffen wie Zuckerrohr oder Mais deutliche Umweltvorteile im Vergleich zu herkömmlichem Aluminium. Allerdings ist eine seiner Hauptbeschränkungen die geringe Hitzebeständigkeit. Bereits bei Temperaturen ab 60°C beginnt PLA zu erweichen, was in einigen Anwendungsbereichen ein Problem darstellen kann. Allerdings bietet die Zugabe von Kohlefaser als Verstärkungsmaterial die Möglichkeit, ein extrem steifes Polymer zu erzeugen, das zudem hitzebeständiger ist und Temperaturen bis zu 115°C standhalten kann.

Auf der anderen Seite ist TPE (Thermoplastisches Elastomer) ein äußerst vielseitiges Material im 3D-Druck. Es vereint die elastischen Eigenschaften von Gummi mit den verformbaren Eigenschaften von Thermoplasten. Dies ermöglicht uns, einen steifen Grundkörper aus kohleverstärktem PLA zu schaffen und gleichzeitig an den benötigten Kontaktflächen mit TPE eine Gummierung aufzutragen. Diese Kombination eröffnet eine breite Palette von Anwendungen im Maschinenbau, von flexiblen Bauteilen bis hin zu Komponenten, die hohe mechanische Festigkeit erfordern.

Positive Auswirkungen auf Lieferketten und Nachhaltigkeit

Der Einsatz von 3D-Drucktechnologie führte nicht nur zu Kosteneinsparungen und schnelleren Lieferzeiten, sondern hat auch einen positiven Einfluss auf die Lieferkette des Unternehmens. Statt vier Lieferanten, die für einen Artikel notwendig waren, reduzierte sich die Anzahl auf zwei. Außerdem musste in Vergangeheit die Konstruktion standardisiert werden um verschiedene Varianten der Führungen stets auf  Lager zu haben. Somit war man in der Lage die Lieferzeiten zu verkürzen, was allerdings die Lagerhaltungskosten erheblich erhöhte.

Dank des Einsatzes von 3D Druck konnten die Lagerhaltungskosten komplett eliminiert werden und die Auslegung der Bauteile kann jetzt wieder spezifisch stattfinden, ohne dass Lagerbestände oder Standardisierungen berücksichtigt werden müssen.

Fazit

Diese Fallstudie verdeutlicht eindrucksvoll das enorme Potenzial des 3D-Drucks im Maschinenbau. Das Unternehmen konnte die Produktion präzise auf die Kundenbedürfnisse zuschneiden, Flexibilität in der Konstruktion gewinnen und die Risiken einer langen Lieferkette erheblich reduzieren. Zudem spart der Kunde über 70% der bisherigen Kosten ein, ohne dabei auch nur einen Nachteil zu erleiden.

Der 3D-Druck eröffnet neue Horizonte im Maschinenbau und bietet die Möglichkeit, herkömmliche Fertigungsmethoden durch effizientere und kostengünstigere Alternativen zu ersetzen. Unternehmen können von einer flexibleren Produktion, verkürzten Lieferzeiten und erheblichen Kosteneinsparungen profitieren, ohne Kompromisse bei der Qualität einzugehen. Es lohnt sich also, über den Einsatz von 3D-Drucktechnologie in der eigenen Produktion nachzudenken, um ähnliche Vorteile zu realisieren.
Wenn auch Sie das Potential von 3D Druck für Ihr Unternehmen nutzen möchten, dann nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf! Wir führen gerne gemeinsam mit Ihnen eine Bedarfsanalyse durch und stellen gerne Ihre Bauteile für Sie her.