3D-Druck statt CNC: Wie dieses Unternehmen jetzt spart

Der Satz „Zeit ist Geld“ gilt auch in der Fertigung. Insbesondere bei Teilen, die in der Losgröße 1 gefertigt werden, muss für jedes Produkt die Fräse entsprechend den Anforderungen programmiert werden. Das Bedienen der Fräse, aber insbesondere die damit verbundene Datenaufbereitung, die ausschließlich von einer Fachkraft durchgeführt werden kann, nimmt sehr viel Zeit in Anspruch. Und ausgebildete Fachkräfte sind rar. Dies führte bei Kunz Engineering zunehmend zu Produktionsengpässen und hemmte eine weitere Expansion in diesem Geschäftsfeld.

„Die Zeit der Datenaufbereitung für die CNC-Fräse kostet uns laut unserer Untersuchung durchschnittlich 84 Stunden. Dies steht im Vergleich zur Fertigungszeit von nur rund 27 Stunden nicht im richtigen Verhältnis. Deswegen haben wir uns nach Fertigungsalternativen umgesehen“, erläutert Mirco Staffen, Produktionsleiter, Kunz Engineering. Mit Unterstützung der Firma AM Metals wurde der 3D-Druck von EOS als Produktionsverfahren evaluiert. Ziel war es, Erkenntnisse über die fertigungstechnischen Rahmenbedingungen zu erhalten und so einen Vergleich zwischen konventioneller und additiver Fertigung hinsichtlich Kosten und Auslastung von Maschinenkapazität und Personalressourcen aufstellen zu können.

Bei der Evaluation der Fertigungsverfahren wurde CNC-Fräsen dem 3D-Druck gegenübergestellt, anschließende Finish-Verfahren wurden nicht betrachtet, da diese bei der Herstellung der Einzelteile kaum erforderlich sind. Man fokussierte sich ausschließlich auf die Fertigungskosten, wobei die Personalkosten ein wichtiger Bestandteil sind. Das Untersuchungsobjekt war eine klassische Vorrichtungsbaugruppe. Diese besteht aus Strukturbauteilen aus Aluminium und Anschlussbauteilen aus Stahl. Das Design der Normalie musste dem Fertigungsverfahren des 3D-Drucks angepasst werden. Die Baugruppe weist eine geringe Komplexität bei hohem Volumen auf. In der Untersuchung wurde für jeden Werkstoff ein EOS-System genutzt. Dies ermöglichte das Parallelisieren der Prozessschritte.

Dank der EOS-Technologie wurden das Volumen und damit zeitgleich die Masse um bis zu 40 Prozent gesenkt. Dieses konnte durch die innere Verrippung der Teile erreicht werden. Durch das Entfallen des Materials im Inneren der Teile konnte zugleich eine höhere Maßstabilität bei Temperaturschwankungen erzielt werden.

Weiterhin verkürzt sich die Bauzeit auf der EOS M 290 enorm, während man zeitgleich Werkstoff spart. Jetzt lassen sich die Bauteile auch ohne Hebewerkzeug transportieren. Ein cleveres Design und die Positionierung im EOS-System führt dazu, dass das Teil fast supportfrei additiv gefertigt werden kann. Das heißt, dass die Bauteile ohne Stützstrukturen gebaut werden können, die anschließend aufwendig zu entfernen wären. Des Weiteren bedarf die Maschine keiner aufwendigen Betreuung. Ist der Prozess gestartet, läuft er automatisch ab.

Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen klar auf, dass die Kosten zwischen konventioneller und additiver Fertigung miteinander vergleichbar sind. Hierbei ist hervorzuheben, dass der 3D-Druck sogar einen Kostenvorteil von zwei Prozent gegenüber den Messwerten der konventionellen Fertigung aufweist. Mirco Staffen von Kunz Engineering ergänzt hierzu: „Innerhalb von vier Monaten haben wir bereits zehn Betriebsmittel mit EOS-3D-Druck gefertigt – dies wäre mit konventioneller Technologie in der Kürze der Zeit nun wirklich nicht möglich gewesen.“

Betrachtet man die Produktionszeit, wird deutlich, dass die additive Fertigung bis zu 37 Prozent schneller ist. Insbesondere die Nebenzeit bei der Fertigung, also die Zeit, die eine Fachkraft mit der Datenvorbereitung und dem Rüsten der Maschine verbringt, ist beim 3D-Druck erheblich kürzer. Während eine Fachkraft bei der konventionellen Fertigungsmethode 555 Stunden Nebenzeit hat, beträgt diese beim 3D-Druck lediglich 80 Stunden. Das entspricht einer Verringerung der Nebenzeit von 69 Arbeitstagen auf zehn Arbeitstage (ein Arbeitstag entsprach hier acht Stunden).

„Diese Ergebnisse haben uns überzeugt, bei der Fertigung künftig auf die EOS-Technologie zu setzen. Und unsere wichtige Ressource, die CNC-Fachkraft sowie die Maschinenkapazität für weitere Geschäftsfelder, zum Beispiel für großgeometrische Bauteile einzusetzen“, so Norbert Kunz. Die Firma Kunz Engineering kann so ihr Geschäft skalieren, mehr Kunden in kürzerer Zeit mit Normalien versorgen und zeitgleich auch großgeometrische CNC-Bauteile an ein neues Kundenfeld liefern. bf