Wann macht die 3D-Druckfertigung Sinn?
Abbildung: 3D gedrucktes Organ (Herz) Entscheidende Anwendungen für eine sinnvolle und ökonomische Fertigung von 3D gedruckten Teilen sind: Fertigungsteile in kleinen bis mittleren Stückzahlen spezifisch angepasste Kleinteile Fertigungsteile in kleinen bis mittleren Stückzahlen Kann nicht auf Standardteile zurückgegriffen werden, kommen z.B. im Anlage-, Maschinen- oder Fahrzeugbau individuelle Fertigungsteile zum Einsatz. Diese werden spezifisch für den jeweiligen Anwendungsbereich konstruiert. Da gerade bei neuen Teilen häufig noch Optimierungen oder Änderungsschlaufen anstehen, bietet die additive Fertigung hier grosse Vorteile. Innert wenigen Tagen sind Änderungen umgesetzt und neue Teile kostengünstig verfügbar. Die Möglichkeit von kleinen Losen oder Einzelteilen sowie die schnelle Lieferzeit optimieren zudem die eigenen Lagerhaltungskosten. Das klassische Spritzgussverfahren kann hier nicht mithalten. Auch bei sehr komplexen Geometrien, welche in einem Spritzgusswerkzeug aufwendig realisiert werden (Schieber, Fallkerne, Kernzüge, Ausdrehwerkzeuge, etc.), können diese durch die additive Fertigung vergleichsweise einfach bewerkstelligt werden. Erst bei steigenden und wiederkehrenden Stückzahlen (über 5000 Teile/Jahr) hat das Spritzgussverfahren wieder die Nase vorn. Eine immer beliebtere Zwischenlösung ist das Rapid Tooling, bei welchem man mit der additiven Fertigung formgebende Einsätze für ein Spritzgusswerkzeug herstellt. Je nach benötigter Stückzahl werden die formgebenden Partien aus Kunststoff oder Metall gefertigt. So lassen sich unkompliziert funktionale Prototypen und Kleinserien im Serienmaterial produzieren, welche es erlauben, in der Anwendung direkt getestet zu werden. Abbildung: 3D-Druck Spezifisch angepasste Kleinteile In der Zahn- und Medizintechnik kennt man Bauteile in kleinen und hohen Stückzahlen, welche spezifisch für den Kunden angepasst werden (z.B Zahn- und Gehörprotesen). Im medizinischen 3D-Druck können heute passgenaue Implantate hergestellt werden. Der 3D-Druck erfüllt hier optimal die individuellen Anforderungen an jeden Patienten. Für Übungszwecke werden auch Organe gedruckt, um das Vorgehen einer Operation zu besprechen. Ziel hierbei ist es, medizinische Fehler bei einem Eingriff zu reduzieren. Die part.solutions GmbH unterstützen Sie gerne in der Auswahl des passenden Fertigungsverfahrens und der Beschaffung ihrer Bauteile. Lassen Sie uns gemeinsam Ihr Projekt angehen. Einfach · Kompetent · Zuverlässig Mit diesen drei Eigenschaften erfüllen wir die vielseitigen Wünsche unserer Kunden.
Outsourcing und Make-Or-Buy-Entscheidungen
Outsourcing Entscheidungskriterien Aufgrund des Trends zur Reduzierung der eigenen Fertigungstiefe bekommt das Beschaffungsmanagement eine zusätzliche Bedeutung bezüglich der Auswahl von geeigneten Partner für den Fremdbezug von Produkten und Leistungen, die zuvor im eigenen Unternehmen erstellt wurden. In einer Make-Or-Buy-Entscheidung wird festgelegt, ob die Leistung eigengefertigt oder fremdbezogen wird. Werden Aktivitäten dauerhaft auf einen Zulieferer ausgelagert, spricht man von Outsourcing. Anlässe für Make-Or-Buy-Entscheidungen können sein: Zusatzbedarf über die eigene Kapazität hinaus Änderungen in der Kostenstruktur Kapitalknappheit bezüglich eigener Investitionen Konzentration auf die eigene Kernkompetenz Qualitätsargumente Verbesserung der Lieferzuverlässigkeit und Flexibilität Verfügbarkeit von technischem oder logistischem Knowhow Befindet sich das Unternehmen relativ zum Umfeld in einer schwachen Kompetenzposition spricht das für Outsourcing. Andererseits spricht eine starke Position relativ zum Umfeld für die Eigenfertigung. Als Grundsatz soll bei den Überlegungen gelten: Alles, was ein Zulieferer besser abwickelt als das eigene Unternehmen kann Gegenstand des Outsourcings sein bis auf die Prozesse, die die Kernkompetenz des Unternehmens ausmachen. Bei der Auswahl des Outsourcing-Partners sind Punkte wie Rahmenverträge zu Auftragsvolumen und Vereinbarungen zur Qualitätssicherung und Geheimhaltung zu berücksichtigen, um die langfristige Bindung und den Ausbau zu einer Wertschöpfungspartnerschaft zu gewährleisten. Fremdbezug oder Eigenfertigung Als Entscheidungsunterstützung wird häufig ein Portfolio erstellt, in dem einerseits die strategische Bedeutung des Teils und anderseits die Marktverfügbarkeit aufgetragen sind. Aus der Positionierung der betrachteten Produkte kann eine Einteilung nach Eigenfertigung, Fremdbezug und Einzelstückentscheidungen getroffen werden. Abbildung: Einteilung der Produkte nach Fremd- oder Eigenleistung im Zusammenhang der strategischen Bedeutung und der Marktverfügbarkeit
Produktentwicklung ist Teamarbeit
Interdisziplinäre Teamarbeit in der Produktentwicklung Die Aufgabe der Produktentwicklung besteht darin, Produkte zu schaffen, die unterschiedlichste Merkmale möglichst gut in sich vereinen. Wie sich zeigt, ist dieses aufgrund der vielfältigen Produktmerkmale keine Aufgabe nur eines Fachbereichs im Unternehmen, sondern kann nur erfolgreich in der interdisziplinären Zusammenarbeit realisiert werden. Nur durch die Zusammenarbeit der Bereiche Entwicklung, Design, Produktion, Marketing, Vertrieb, Einkauf und Controlling eines Unternehmens gelingt es, die geforderten Merkmale auch erfolgreich zu realisieren. Neben den genannten Bereichen, die in einem interdisziplinären Team vertreten sein müssen, kann es durchaus sinnvoll sein, auch Kunden und Lieferanten in das Entwicklungsteam einzubinden. Die Kunden nehmen somit direkt an der Gestaltung des Produktes teil. Die Einbindung von Lieferanten kann zum einen dazu dienen, direkt entsprechende Zulieferkomponenten zu definieren. Die Zusammenarbeit konzentriert sich dabei im Wesentlichen auf die Auswahl der geeigneten Komponenten. Die Einbindung kann aber auch soweit gehen, dass der Lieferant die Entwicklungsverantwortung für einzelne Teile oder Baugruppen erhält und diese eigenständig entwickelt. Dabei ergibt sich zwangsläufig eine enge Einbindung in den Entwicklungsprozess des Unternehmens, da hier die Schnittstellen zu anderen Baugruppen oder Teilen definiert und realisiert werden müssen. Wie bereits erwähnt, ist es bei größeren Projekten heute in vielen Betrieben üblich, externe Dienstleister einzubinden, die dann Einzelteile oder Module entwickeln. Für das eigene Unternehmen ergibt sich dadurch eine größere Flexibilität bei der Entwicklungskapazität, aber auch ein Zugewinn an Know-how. Die Einbeziehung unterschiedlicher Bereiche in den Entwicklungsprozess führt durch die verschiedenen Sichtweisen der Mitarbeiter auch zu abweichenden Vorstellungen, wie das neue Produkt letztendlich auszusehen hat. Abbildung: : Produktentwicklung als Teamarbeit
Daten besser nutzen
Die Digitalisierung kommt nicht, sie ist schon da. Damit ein nachhaltiges und ökonomisches Wirtschaften möglich ist, gleichzeitig müssen in Zukunft Produkterstellung und Dienstleistung zusammengedacht werden. Gerade Start-ups haben hier grosse Möglichkeiten, denn sie können schnell und wendig mit Daten umgehen und diese auf die Erfordernisse des Marktes übertragen. Wer heute ein gutes Produkt herstellt oder ein schon etabliertes Produkt verbessern möchte, kommt kurzfristig, beim Verkauf, und langfristig, bei der Zukunftssicherung seines Unternehmens, nicht mehr ohne Daten aus. Daten helfen, richtige Produkte richtig herzustellen und zu vertreiben. Sie helfen aber auch, Ressourcen zu sparen. Denn wer gezielt ein benötigtes Produkt bestellt und herstellen lässt, muss sich keine Sorgen um Überproduktion oder Müllberge machen. Womöglich die grösste Herausforderung für Unternehmen ist die Datenanalyse und -weiterleitung. Jeder Mitarbeiter im Unternehmen sollte alle wichtigen Daten kennen und interpretieren können – auch über seine Abteilung hinaus. Gleichzeitig kann die Datenanalyse natürlich auch wertvolle Zeit fressen – wenn zum Beispiel hochqualifizierte Mitarbeiter zu lange mit ihren Daten nach Problemlösungen suchen. Mithilfe qualifizierter Dienstleister wie part.solutions, die anhand übertragener Daten nach vom Unternehmen gesuchten Produkten suchen und diese anfertigen lassen, können Mitarbeiter wieder entlastet werden und sich anderen Aufgaben widmen. Gleichzeitig können Dienstleister vertrauensvoll neue Geschäftsbeziehungen anbahnen und auch neue Verbindungen schaffen, die einerseits die Auftragslage verbessern, andererseits aber eben auch aufzeigen, wie Daten effektiv und schnell genutzt werden können.
Cloud Manufacturing
Die Wahl der richtigen Oberfläche Unter einer Cloud versteht man die internetbasierte Bereitstellung von Speicherplatz, Rechenleistung und Anwendungssoftware. Sie wird im Privat- und Arbeitsleben genutzt, um immer und überall auf Informationen zu zugreifen und diese zu teilen. Daten und Informationen werden nicht mehr lokal, sondern auf web gehosteten Servern gespeichert. Das Wort Manufacturing wird überwiegend in Fachkreisen verwendet und ist gleichbedeutend mit dem industriellen oder handwerklichen Produktionsprozess. Cloud Manufacturing überträgt den Ansatz des Cloud-Computings auf den Fertigungsprozess, womit ein jederzeitiger und bedarfsgerechter Zugriff auf Fertigungskapazitäten ermöglicht wird. Die Cloud vereint sämtliche Produktionsbetriebe zu einer grossen digitalen Fabrik. Dem Kunden stehen somit über nur eine einzige Schnittstelle alle notwendigen Informationen wie Fertigungsverfahren, Beschaffungszeit und Konditionen zur Verfügung. Mit dieser Bündelung können die Aufwände in der Beschaffung erheblich reduziert werden. Cloud Computing Das Ziel einer solchen Plattform ist die unterschiedlichen Dienstleistungen zu vereinen, die Informationen auszuwerten und vereinfacht zu vermitteln. Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz kann für jeden Bedarf das optimale Angebot gefunden werden. Im Hintergrund werden die Entscheidungen durch verschiedene Faktoren wie die Senkung der Umweltbelastungen, variable Kostenträger und Kapazitätsauslastungen beeinflusst. Dadurch kann ressourcenschonend gearbeitet werden. Bereits heute existieren unterschiedliche Plattformen die solche Dienstleistungen für 3D-Druck, Blechherstellung oder CNC-Bearbeitung anbieten. Was sind die Vorteile von Cloud Manufacturing? Durchgängige Qualität der Komponenten Die Qualität ist eine der wichtigsten Anforderungen des Kunden. Es ist jedoch nicht immer einfach, den passenden Lieferanten zu finden, der die geforderten Qualitätskriterien fortlaufend einhalten kann. Fertigungsplattformen prüfen mögliche Hersteller anhand eines Standardverfahrens, bevor diese ins Netzwerk integriert werden. Eine Möglichkeit hierzu sind z.B. Testaufträge mit vollumfänglichen Qualitätsdokumentationen oder normierte Zertifizierungen. Für den Kunden bedeutet dies eine hohe Produktionsqualität, ohne dafür kostspielige Vorprüfungsprozesse der Lieferanten durchführen zu müssen. Flexibilität Eine grosse Auswahl an Herstellungsverfahren und Fertigungskapazitäten ist beim Cloud Manufacturing einer der grössten Vorteile. Die Fertigung der benötigten Bauteile wird dem nächstgelegenen Hersteller, der über die nötigen Kompetenzen und Kapazitäten verfügt, übertragen. Unmittelbare Angebote Ein weiterer Mehrwert besteht darin, dass der Kunde nach dem Upload der Daten (3D oder 2D) unmittelbar ein Angebot erhält. Dadurch müssen Fachleute weniger Zeit für die Kommunikation aufwenden. Mit der gleichen Kapazität können nun andere Aufgaben erledigt oder ein erhöhtes Auftragsvolumen abgearbeitet werden. Informationen in Echtzeit Beim Cloud Manufacturing können alle Beteiligten den Informationsfluss einsehen. Durch die Echtzeit Datenerfassung und den Zugriff über die Fertigungsplattform, kann sich der Kunde oder Lieferant jederzeit über den Auftragsfortschritt erkundigen. Dies vereinfacht das gemeinsame Arbeiten. Zudem können jegliche Änderungen bzw. Anpassungen vereinfacht in der ganzen Wertschöpfungskette adaptiert werden. Machbarkeitsprüfung Soll der Kunde ein Angebot in Echtzeit erhalten, müssen die hochgeladenen Daten von einem komplexen System bewertet werden. Anhand der geometrischen Daten wird die Machbarkeit überprüft, womit Fehler in der Bauteilauslegung bereits zu Beginn eruiert werden können. Dies verhindert unnötige Fehlproduktionen. Optimale Auslastung durch Aufteilung der Auftragsvolumen Aufträge können unter mehreren geeigneten Lieferanten aufgeteilt werden. Das wird nachfolgend an einem Beispiel erläutert. Ein Kunde bestellt 5000 Teile. Lieferant A kann diese mit seinen Fertigungskompetenzen herstellen, hat aber eine voll ausgelastete Produktion bzw. keine freien Kapazitäten mehr. Der Auftrag wird an die Lieferanten B und C weitergegeben, welche Teil des Cloud Manufacturing-Netzwerks sind und über die gleichen Kompetenzen verfügen. Hier hat keiner der beiden Lieferanten genügend Kapazität, um die gesamte Auftragsmenge zu produzieren. Das Volumen kann jedoch gemeinsam bewältigt werden. Die Produktion der 5000 Teile wird automatisch auf die Lieferanten B und C aufgeteilt. Somit muss nicht abgewartet werden, bis der Lieferant A über freie Kapazitäten verfügt. Der Auftrag wird zeitgerecht durchgeführt. Die Cloud steuert diese Prozesse automatisch. Prinzip einer Fertigungsplattform mit Online-Portal zur Anfrage von Fertigungsteilen Serviceorientierte Fertigung Ein Fertigungsunternehmen ist produktionsorientiert und konzentriert sich dabei auf die eigene Kernkompetenz, welche aber nur einen Teilprozess der gesamten Wertschöpfungskette darstellt. Durch die Verbindung von Cloud und Manufacturing können die Ressourcen aus der gesamten Wertschöpfungskette an einem Ort angeboten und eine umfassende Servicedienstleistung für den Kunden erstellt werden. Grössere Mengen Cloud-Fertigungsplattformen können mehrere Aufträge verschiedener Kunden zusammenfassen und gebündelt beim Lieferanten anfragen, womit bessere Konditionen ausgehandelt werden können. Die dadurch erzielten Preisreduktionen werden dem Kunden weitergegeben. Grössere Mengen bedeutet somit auch bessere Preise für den Kunden. Unterschiedliche Herstellungsverfahren – Ein Ansprechpartner Ein ausgewähltes Netzwerk unterschiedlicher Kompetenzen bietet dem Kunden die Möglichkeit, Teile mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren zu produzieren. Die Analyse der Daten durch die Plattform soll sicherstellen, dass die passenden Hersteller die richtigen Aufträge erhalten. Durch das Konzept des Cloud Manufacturing hat der Kunde von Angebot bis Lieferung einen Ansprechpartner, dies gilt auch für Supportthemen und Reklamationen. Konzentration auf die Kernkompetenzen KMU’s haben oft keine separate Beschaffungsabteilung. Somit kümmert sich ein Entwickler oder Konstrukteur um die Suche nach passenden Lieferanten. Unter Beizug einer Fertigungsplattform kann diese Arbeit ausgelagert werden und es bleibt mehr Zeit für die Kernaufgaben. Verknüpfung von unterschiedlichen Herstellungsverfahren und Kunde über eine Fertigungsplattform An wen richtet sich Cloud Manufacturing? Unternehmen Grossunternehmen erhalten durch die grossen Stückzahlen und die eigene Beschaffungsabteilung bereits attraktive Preise. Das Produktionsvolumen der KMU’s fällt dagegen meistens kleiner aus. Durch die Nutzung der Fertigungsplattformen können sie durch das Zusammenfassen mehrerer Aufträge einen Preisvorteil schaffen. Start Up’s Auch ohne Kenntnisse des Industrieumfelds und Kontakte zu Herstellern kann eine Start Up mit Hilfe von Fertigungsplattformen neue Idee schnell umsetzen. Eine Fertigungsplattform dient in diesem Fall als erfahrener Partner, die ein Netzwerk von geeigneten Herstellern bietet. Ein globaler Verkauf eines neuen Produktes ist schnell und einfach möglich. Über die Fertigungsplattform können Hersteller in der Nähe Ihres Endkunden gefunden werden. Es können Lager- und Lieferkosten eingespart werden, wodurch das Risiko beim Start minimiert wird. Prozessfachleute Ähnliches gilt für Fachleute, die sich um die Auslagerung der Produktion oder die Optimierung der Prozesse in den Betrieben kümmern müssen. Die Fertigungsplattform vereinfacht das Outsourcing. Der Beschaffungsprozess kann vollumfänglich ausgelagert werden. Entwicklung Bei Neuentwicklungen gestaltet sich die Preiskalkulation oft schwierig. Bereits nach dem ersten Entwurf sollten Schätzungen über Herstellungskosten durchgeführt werden. Als Kunde einer Fertigungsplattform erhält man umgehend ein Feedback, in welchem Preissegment sich die Bauteile befinden. Produkte können somit bereits in der Entwicklung kostengünstig ausgelegt werden.