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ADDITIVE FERTIGUNG

22.11.2021 | Additive Fertigung

MÖGLICHKEITEN UND POTENZIALE IN DER ADDITIVEN FERTIGUNG - TEIL 4/4


Wirtschaftliche Aspekte beim Auswahlprozess des passenden Verfahrens in der Umsetzbarkeitsanalyse

Neben den technischen Aspekten sind wirtschaftliche Aspekte bei der Auswahl des passenden Verfahrens nicht zu vernachlässigen. Dabei dürfen die Potenziale, welche mit der Nutzung von additiven Verfahren einhergehen, nicht in Vergessenheit geraten. Welche Potenziale dies sind und welche Bauteile in Abhängigkeit des gewählten Verfahrens am günstigsten sind, lesen Sie hier im letzten Teil unserer vierteiligen Wissensreihe.

Neben den im grauen Kasten zu sehenden Potenzialen ergeben sich weitere Vorteile entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Lieferketten werden verkürzt, wodurch das Risiko von Fehllieferungen oder Lieferengpässen sinkt. Zudem besteht die Möglichkeit, bedarfsgerecht zu fertigen und somit Bestände jeder Art, sowie die damit einhergehende Kapitalbindung, zu senken. Dies wirkt sich positiv auf die Liquidität des Unternehmens aus und spart neben Zeit auch Ressourcen.


Um das volle Potenzial der additiven Fertigungsverfahren zu nutzen, bietet es sich an Funktionen in Bauteile zu integrieren und dadurch Montagekosten zu senken. Durch das Lösen von konventionellen Denkweisen beim Konstruieren ergeben sich unzählige Möglichkeiten aufgrund der großen Designfreiheit. Schließlich entsteht ein flexibles und innovatives Produktionssystem, welche auf alle Anforderungen abgestimmt werden kann.


Werden all diese Potenziale bei der Auswahl eines Verfahrens berücksichtigt, stellt sich trotzdem die Frage: „Mit welchem Verfahren ist eine wirtschaftliche Fertigung meiner Bauteile möglich?“ Aufgrund der unzähligen Anbieter von additiven Fertigungsanlagen und Materialien in Kombination mit der großen Anzahl an Nachbearbeitungsmöglichkeiten, ist es kaum möglich, einen transparenten und linearen Auswahlprozess hier vorzustellen. Trotzdem haben sich im Laufe der Zeit gewisse Trends abgezeichnet, welche aufgrund der Dynamik unter ständiger Beobachtung stehen.

Einer der wesentlichen Vorteile bei der Nutzung additiver Fertigungsverfahren sind die stückzahlunabhängigen Bauteilkosten. Dementsprechend können:

  • Lagerkosten durch den Einsatz additiver Fertigungsverfahren eingespart werden
  • Kundenindividuelle Bauteile wirtschaftlich gefertigt werden
  • Prototypen und Werkzeuge schnell und effizient gefertigt werden und somit die Zeit bis zum Markteintritt deutlich verkürzt werden
  • Materialkosten im Vergleich zur Herstellung mit konventionellen Verfahren reduziert werden


So eignen sich pulverbettbasierte Fertigungsverfahren zur Herstellung von funktionalen Bauteilen. Vor allem Bauteile aus Metall werden in den meisten Fällen im SLM-Verfahren hergestellt. Die Kosten variieren dabei in Abhängigkeit des ausgewählten Materials, wobei aufgrund der hohen Anlagen und Materialkosten, die Bauteilkosten in der Regel höher sind. Anders sieht das bei Bauteilen aus, welche im SLS oder MJF-Verfahren hergestellt werden. Mit diesen Verfahren werden in der Regel Kunststoffe verarbeitet, wobei die Kosten für Bauteile sehr günstig sind. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass das Nesting entscheidend ist und durch den Aufwand der Druckvorbereitung und dem Freilegen, Bauteile aus einem komplett gefüllten Bauraum deutlich günstiger sind.


Bauteile, welche mit dem FDM-Verfahren hergestellt werden, sind in der Regel in geringen Stückzahlen günstiger als Bauteile aus dem MJF-Verfahren. Auch diese Aussage hat keinen pauschalen Charakter. Wie immer ist der Faktor des Materialpreises nicht zu vernachlässigen. Dennoch können sehr einfach und wirtschaftlich einzelne Bauteile mit dem FDM-Verfahren hergestellt werden ohne den Bauraum, wie bei den pulverbettbasierten Verfahren, komplett füllen zu müssen.


Bei Verfahren mit flüssigen Materialien muss beim Preis deutlich zwischen dem SLA- bzw. DLP-Verfahren und dem Polyjet-verfahren unterschieden werden. Bauteile, welche mit dem SLA- bzw. DLP-Verfahren hergestellt werden, sind preislich etwas höher als Bauteile, die mittels MJF-Verfahren hergestellt werden. Bauteile, welche mit dem Polyjet-Verfahren hergestellt werden, sind jedoch deutlich teurer. Dies ist nicht zuletzt auf die teuren Materialen zurückzuführen, welche beim Polyjet-Verfahren zum Einsatz kommen.


Zusammenfassend beginnt die Auswahl des passenden Verfahrens durch den Vergleich des Anforderungsprofils mit den technischen Aspekten. Materialien, die Oberflächenqualität aber auch die mechanischen Eigenschaften sind zunächst entscheidend, um das richtige Verfahren zu finden. Hierbei müssen in vielen Fällen schon Kompromisse eingegangen werden. Unter Berücksichtigung der Herstellungskosten ist es teilweise notwendig weitere Kompromisse einzugehen, um eine wirtschaftliche Herstellung des Bauteils gewährleisten zu können. 

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