Werkzeuge und Kleinserien im 3D-Druck

Andreas Mühlbauer,

Alles, was vorstellbar ist

Das US-amerikanische EMS-Unternehmen Jabil treibt seine digitale Transformation voran. Seit kurzem setzt das Unternehmen bei der Herstellung von Werkzeugen sowie der Kleinserien-Produktion auf 3D-Druck. Die Erfolge haben sich schnell eingestellt: Neben erheblicher Zeit- und Kostenersparnis kann Jabil seinen Kunden eine deutlich höhere Flexibilität bieten.

Mehrere 3D-Drucker von Ultimaker im Einsatz bei Jabil. © (Bild: Jabil)

Dienstleister für Auftragsfertigung elektronischer Baugruppen, Geräte und Systeme stehen unter Zeit- und Kostendruck durch die Auftraggeber. Der US-Auftragsfertiger Jabil setzt auf additive Fertigung mit Desktop-3D-Druckern. Im Werk Auburn Hills in Michigan setzt das Unternehmen Drucker von Ultimaker ein, um Teile für die Kleinserienfertigung zu produzieren, aber auch um Werkzeuge, Montagevorrichtungen und Halterungen für den Produktionsprozess selbst zu drucken. Jabil hat nach schneller Implementierung positive Erfahrungen gemacht: Kostenersparnis, Zeitreduktion, schnellere Time to Market bis hin zu Veränderungen bei internen Prozessen sind das Ergebnis.

In Auburn Hills konzentriert man sich auf Kunden aus dem Gesundheits- und Industriebereich, aber auch spezielle Fertigungsanforderungen von Unternehmen aus dem Transportwesen, IoT und Messtechnik bedient das Unternehmen. Das Ziel ist es, sowohl Zeit und Kosten bis zur Produkteinführung zu reduzieren als auch Risiken zu minimieren. Normalerweise werden Produktneuheiten in sehr hoher Auflage hergestellt, um die Stückkosten zu senken. Mit dem 3D-Druck dagegen lässt sich die wirtschaftliche Situation maßgeblich verändern, da nun auch kleinere Mengen zu erschwinglichen Preisen verfügbar sind.

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Traditionelle Fertigungsverfahren neu gedacht
Um geringere Stückzahlen und kürzere Produktlebenszyklen zu ermöglichen, hat das Team frühzeitig die Möglichkeiten der additiven Fertigung getestet und bewertet. In der Vergangenheit waren Fremdwerkstätten die einzigen Produzenten von Vorrichtungen, Fertigungsmitteln und Werkzeugen, die für die Produktion benötigt wurden. „Eine Werkstatt kann bis zu drei Wochen für die Herstellung eines einfachen Werkzeugs benötigen“, sagt John Wahl, Werkzeug- und Fertigungsingenieur bei Jabil. „Für kompliziertere Werkzeuge mit beweglichen Teilen kann die Herstellung bis zu zwei Monate dauern.“

Eine Montagevorrichtung aus dem 3D-Drucker. © (Bild: Jabil)

Die kürzere Herstellungszeit ist einer der attraktivsten Vorteile der additiven Fertigung. „3D-Drucke reduzieren die Einschränkungen traditioneller Fertigungstechnologien“, ergänzt Rush LaSelle, Senior Director Business Development. „Produktdesigner können sich auf die Ergebnisse und die Teilperformance konzentrieren, anstatt viel Zeit in den Produktionsprozess selbst zu investieren.“ Darüber hinaus beschäftigten sich die Konstrukteure von Jabil oft mit unterschiedlichen Kostenmodellen, da die Preise für Einzelanfertigungen wesentlich höher lagen als die Produktion von Werkzeugen in größeren Stückzahlen.

Um Produkte schneller auf den Markt bringen zu können, untersuchte das Team die Möglichkeiten des 3D-Drucks für die Herstellung von Werkzeugen, Vorrichtungen und Fertigungsmitteln. „Bereits drei Stunden nach der Installation der Ultimaker-3D-Drucker hatten wir den ersten Auftrag, Ersatzteile herzustellen. Der traditionelle Ansatz wäre gewesen, die Produktion einzustellen, bis das benötigte Ersatzteil geliefert worden wäre“, sagt Wahl. Nach diesem Erfolg nutzte Jabil die 3D-Drucker für eine Vielzahl von Anwendungen. Denn damit unterliegen Einzelstücke keinem Kostenzwang mehr.

Aus Monaten werden Wochen
Einen der ersten Kundenerfolge mit der additiven Fertigung verzeichnete das Unternehmen in der Medizintechnik. Dabei ging es um Verbesserungen bei der Produktion eines mobilen Imaging-Systems. Das Team modellierte den Prozess und druckte die Vorrichtungen und Werkzeuge über Nacht. Die Möglichkeit, Revisionsänderungen schnell umzusetzen, war dabei entscheidend. „Wir haben eine Designänderung verifiziert und dann eine ganze Einheit in nur wenigen Stunden gedruckt“, sagt Wahl. „Früher dauerte es von der Problem-erkennung bis zur Endabnahme der entwickelten Lösung Monate. Mit 3D-Druck haben wir den gesamten Prozess in wenigen Wochen abgeschlossen.“

Tatsächlich kann Jabil jetzt Werkzeuge auf der Basis von CAD-Modellen des Kunden vorab herstellen. „Defekte Teile an der Produktionslinie können wir jetzt schnell ersetzen oder eine andere Vorrichtung mittels 3D-Druck implementieren,“ sagt Wahl. Auburn Hills erreichte bis heute eine Reduktion von mehr als 30 Prozent bei den Werkzeugkosten und eine 80-prozentige Verkürzung der Zeit bei der Herstellung der endgültigen Werkzeuge und Vorrichtungen. Kunden schätzen die Möglichkeit, die Drucke schnell und häufig zu wiederholen. Ebenso beeindruckend ist die Freiheit beim Produktdesign. „Wenn die Kunden es denken können, können wir es drucken“, sagt Wahl.

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