Gemeinsam stark: Additive Fertigung und Digital Thread

Hersteller sind ständig auf der Suche nach neuen Möglichkeiten, Prozesse zu optimieren und schlanker, flexibler und agiler zu werden, um mit den Kundenanforderungen der "Mass Customization" Schritt zu halten. Dazu gehören Investitionen in Fabrikanlagen und Maschinen, die auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind und zu größeren strategischen Zielen beitragen.

Die Verbraucher sind in ähnlicher Weise von maßgeschneiderten Erlebnissen fasziniert, die auf dem heutigen globalen Markt durch eine Fülle von Kaufoptionen verfügbar sind. Für Hersteller ist es sowohl eine Herausforderung als auch eine Chance, Produktionslinien mit Anpassungsmöglichkeiten zu verweben, um Flexibilität und Agilität zu erreichen.

Vorausschauende Hersteller, die diesem Trend zuvorkommen, wenden sich neuen Technologien zu, und eine der wichtigsten Kombinationen für die Individualisierung ist die additive Fertigung und der Digital Thread.

Additive Fertigung (AM), manchmal auch als 3D-Druck bezeichnet, ist der Prozess der Erstellung von physischen Objekten in einem Schicht-für-Schicht-Verfahren. Traditionell ist die Erstellung neuer Teile oder Produkte ein zeit- und kostenintensiver Prozess, da die Fertigungssysteme (Produktionshallen, Montagelinien) neu konfiguriert werden müssen. Die Kosten für die Einrichtungs- und Umrüstzeiten sind ein finanzieller Schlag, insbesondere bei "einmaligen" Produkten. Diese Ineffizienzen können in der heutigen schnelllebigen Welt der kundenspezifischen Produkte nicht stattfinden; die additive Fertigung bietet eine Lösung.

Digital Thread entscheidend für die Skalierung der additiven Fertigung

Mit additiven Verfahren können schnell neue Prototypen, Teile und Produkte erstellt werden, ohne dass die Fertigungsanlagen überholt werden müssen. Die Kosteneinsparungen können selbst auf einer "einmaligen" Basis signifikant sein. Stellen Sie sich vor, eine Maschine fällt aus und ein 3D-Drucker erstellt vor Ort ein Ersatzteil, das ein Techniker in wenigen Minuten reparieren kann. Dies minimiert die Kosten für Material, Logistik und Ausfallzeiten drastisch.

Damit die additive Fertigung ihr volles Potenzial entfalten kann, muss sie mit dem Digital Thread verknüpft werden. In dem oben genannten Beispiel können wir durch IIoT und Analytik nun präventiv den Ausfall der Maschine diagnostizieren und proaktiv Gegenmaßnahmen ergreifen. Wenn wir diese digitalisierten Informationen in Abstimmung mit der digitalen Definition der Maschine (CAD, PLM, BOM) an den 3D-Drucker weitergeben, können wir das Ersatzteil schnell herstellen und kostspielige Maschinenstillstände vermeiden.

IoT kann auch wichtige Leistungsdaten liefern, um eine geschlossene Feedback-Schleife für Produktdesigner zu schaffen; reale Produktnutzungsdaten sind über den Digital Thread für Designer zugänglich, die die nächste Produktiteration entwerfen wollen.

Generatives Design und der Digital Thread

Künstliche Intelligenz verändert Branchen, Unternehmen und die Rollen innerhalb dieser Branchen. Produktdesign- und Engineering-Funktionen werden mit KI-gesteuerten generativen Design-Tools ausgestattet, mit denen sie leistungsstärkere und effizienter hergestellte zukünftige Produktiterationen erstellen können. Die Bereitstellung dieser optimierten Produktiterationen (wie der unten abgebildete Schraubenschlüssel) erfolgt jedoch in Formen mit komplexen Gitterstrukturen und Geometrien, die mit aktuellen Maschinen nur schwer zu fertigen sind.

Die additive Fertigung erweckt diese innovativen generativen Designs mit ihrem konfigurierbaren schichtweisen Materialdruck zum Leben. Diese optimierten Produktdesigns reduzieren den Ausschuss, den Materialverbrauch und das Produktgewicht erheblich, was sich auf die Produktentwicklungskosten und die Leistung in der Praxis auswirkt. Ein Beispiel: Eine GE-Halterung, die durch generatives Design überarbeitet wurde, war 75 % leichter als das ursprüngliche Design und verbesserte zudem die Materialstreckspannung.

Durch die Kombination von additivem mit generativem Design lassen sich auch die Gemeinkosten für Prototypen erheblich reduzieren. Produktdesigner können schnell einen durch generatives Design optimierten Prototyp durch einen 3D-Drucker vor Ort herstellen. Rapid Prototyping hat nachgelagerte Effekte. Es ermöglicht Herstellern, neue Produkte schneller als je zuvor auf den Markt zu bringen und die Anforderungen immer kürzerer Vorlaufzeiten zu erfüllen. Polaris nutzt die additive Fertigung, um schnell neue parametrische Gitterstrukturen in seinen Produkten zu entwickeln, was zu neuen Effizienzen führt.

Fazit

Hersteller benötigen eine Strategie für die additive Fertigung, um mit den Trends der Mass Customization und dem Gegenwind des Wettbewerbs Schritt zu halten. Additive Fertigung in Kombination mit dem Digitalen Thread bietet einen Einstieg für innovative Technologien, um Mainstream zu werden und die Zusammenarbeit über verschiedene Rollen hinweg zu ermöglichen. Die additive Fertigung wird die Fabrikhalle physisch revolutionieren, während der Digital Thread ihre weitreichenden Auswirkungen auf alle Abläufe freisetzen und skalieren wird.