72 Stunden, nicht 10 Wochen: der Plan zur Integration von CNC und 3D
Ein Prozess, der früher 10 Wochen dauerte, wird jetzt in 72 Stunden abgeschlossen, dank der Synergie zwischen 3D-Druck und CNC-Bearbeitung. Die hybride Produktion eliminiert Zwischenschritte, reduziert Rüstfehler und bringt die Präzisionsbearbeitung direkt in den additiven Zyklus.
Hybrider Aufbau: So wählen Sie Werkzeuge und Materialien
Die Wahl der richtigen Kombination aus 3D-Drucker und Desktop-CNC ist entscheidend für Präzision und Wiederholbarkeit. Das Bauteil wird in derselben Maschinenreferenz aufgebaut und fertiggestellt, wodurch Leerlaufzeiten und Fehlerrisiken eliminiert werden.
Der Wert der Hybridproduktion zeigt sich, wenn mehrere Funktionen vereint werden müssen: Materialzugabe, Reparatur, mit Standardwerkzeugen nicht erzielbare Geometrien und Toleranzfertigung. Das Verschieben des Werkstücks von einer Maschine’zur anderen fügt Zeit, Risiken und Rüstkosten hinzu.
DMG MORI ha presentato sistemi LASERTEC DED hybrid e LASERTEC SLM come parte di flussi produttivi automatizzati. L’integrazione di fresatura, tornitura, deposizione laser e scansione 3D riduce i tempi di attraversamento e le lavorazioni esterne.
- Bearbeitung in einer einzigen Maschinenreferenz zur Eliminierung von Positionierungsfehlern
- Integrierter 3D-Scan zur Überprüfung während des Zyklus, nicht nur am Ende der Bearbeitung
- Echtzeit-Überwachung für Dokumentation und Rückverfolgbarkeit des Prozesses
Die LASERTEC 65 DED hybrid 2 ersetzt keine wirtschaftlichen und einfachen Bearbeitungen. Wenn ein Bauteil schnell aus dem Vollen gefräst werden kann, ist die Hybridfertigung nicht die beste Wahl. Der blaue Laser erweitert die Möglichkeiten für Kupfer und reflektierende Metalle, während die integrierte Überwachung den Prozess für Teile geeignet macht, bei denen die Dokumentation wichtig ist.
Andere Ansätze umfassen Systeme wie AMBIT XTRUDE, bei denen ein Pellet-Polymerextrusionsmodul in eine CNC-Maschine integriert wird, um dann wieder zum Fräsen zurückzukehren. Das industrielle Prinzip ist ähnlich: die 3D-Drucktechnologie in eine bereits bekannte Bearbeitungskette zu integrieren.
Industriefälle: Halbierte Durchlaufzeiten mit hybridem Workflow
Konkrete Beispiele zeigen, wie Fertigungsunternehmen dank der Automatisierung hybrider Prozesse Produktionszeiten verkürzen. Der Markt für Hybridfertigung ist 3,1 Milliarden Dollar wert und reduziert Materialabfälle um bis zu 97%.
Sheffield Forgemasters hat ein groß angelegtes Hybridsystem mit einem CEAD Flexbot-Drucker in einem Bereich von 14m x 8m x 5m eingeführt. Das System verwendet Roboterarme, um Fräsen und 3D-Druck zu integrieren, und arbeitet auf einem festen und einem rotierenden Tisch.
Die Druckkapazität erreicht 60 kg faserverstärkter Polymermaterialien pro Stunde. Das System erzeugt komplexe Muster, die festen Formen, die Gussformen für geschmolzenen Stahl im Gießprozess schaffen.
| Parameter | Traditionelle Produktion | Hybrider Workflow |
|---|---|---|
| zykluszeit | 10 Wochen | 72 Stunden |
| Abfallreduzierung | Standard | Bis zu 97% |
| Maschinendurchläufe | Mehrere | Einzelreferenz |
Der autonome Betrieb ermöglicht es dem Personal, während der Schichten an ergänzenden Tätigkeiten zu arbeiten. Die Produktion läuft auch außerhalb der Standardarbeitszeit weiter, was die Effizienz und Gesamtkapazität verbessert. Das neue System senkt die Kosten, verkürzt die Lieferzeiten für die Musterproduktion und verbessert die Lieferzeiten für Gussstücke.
Die Digitalisierung der Fähigkeiten hilft, die nächste Generation von Bedienern auszubilden und unterstützt nachhaltigere Praktiken durch die Reduzierung von Materialabfällen und Recycling.
Best Practice für die Integration in bestehende Prozesse
Klare Schritte zur Einführung der Hybridproduktion ohne Unterbrechung der aktuellen Produktionslinien. Die Strategie sieht Standardkomponenten wie Zuverlässigkeitsanker und Anpassung vor, wo nötig.
Das Hybridmodell behält Standardaktuatoren als Basis für die Zuverlässigkeit. Die Kraftübertragungskomponenten – Zahnräder, Kupplungen, Montagestrukturen – werden ohne Kosten- oder Zeitnachteile anpassbar.
Integrationsverfahren
- Komponentenauswahl: Teile von einer unkritischen Komponente mit komplexer Geometrie oder Anpassungsanforderungen.
- Prozessvalidierung: Überprüfung des vollständigen additiv-subtraktiven Zyklus an einer Pilotcharge zur Messung von Zeit und Qualität.
- Schrittweise Skalierung: Erweitern Sie den hybriden Workflow auf andere Komponenten erst nach Dokumentation der tatsächlichen Einsparung.
Die CNC-Mehrachsen-Fertigungstechnologie und additive Prozesse ermöglichen die Herstellung kundenspezifischer Komponenten nahezu im Commodity-Maßstab. Kunden spezifizieren kundenspezifische Zahnräder über digitale Schnittstellen, mit von KI optimierten Zahnprofilen. Die Lieferzeiten werden in Wochen gemessen, nicht in Quartalen.
Der wirtschaftliche Wandel ist subtil, aber tiefgreifend. Die Fähigkeit, exakte Verhältnisse, Lastprofile und optimierte Geometrien ohne Katalogkompromisse zu spezifizieren, eröffnet neue Gestaltungsmöglichkeiten. Die digitale Produktion ermöglicht es, Hardware mit der Geschwindigkeit von Software zu bauen.
Eine fortschrittliche Hybridmaschine ist nicht sinnvoll, um einfache und kostengünstige Bearbeitungen zu ersetzen. Der Wert zeigt sich, wenn mehrere Funktionen in einem einzigen Setup vereint werden müssen: Materialauftrag, Reparatur, Thermalkanäle, Beschichtungen und maßhaltige Endbearbeitung.
Produktion beschleunigen mit strategischen Entscheidungen
Die Integration von Desktop-CNC und 3D-Druck ist nicht nur eine technologische, sondern eine strategische Wahl für diejenigen, die die Produktion beschleunigen wollen. Der Wechsel von 10 Wochen auf 72 Stunden ist keine Theorie: Es ist das Ergebnis der Eliminierung von Zwischenschritten und der Bearbeitung in einer einzigen Maschinenreferenz.
Unternehmen, die hybride Workflows einführen, reduzieren Abfall um bis zu 97% und verkürzen die Durchlaufzeiten drastisch. Der Schlüssel liegt darin, mit hochwertigen Komponenten zu beginnen, bei denen Individualisierung und geometrische Komplexität die Investition rechtfertigen.
Bewerten Sie Ihr erstes Hybridprojekt: Beginnen Sie mit einer nicht kritischen Komponente und messen Sie die Zeitersparnis. Die Hybridproduktion funktioniert am besten, wenn additive Geometrie und CNC-Präzision im selben Teil zusammenwirken müssen.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Fragen & Antworten
Wie viel Zeit lässt sich durch den Wechsel von der traditionellen Fertigung zur hybriden CNC-3D-Fertigung sparen?
Der Prozess reduziert sich von 10 Wochen auf nur 72 Stunden. Dies wird durch die Eliminierung von Zwischenschritten und die Bearbeitung in einem einzigen Maschinenbezug ermöglicht, wodurch Stillstandzeiten und Fehlerrisiken bei unterschiedlichen Setups vermieden werden.
In welchen Fällen ist die hybride Fertigung im Vergleich zur traditionellen Bearbeitung wirklich vorteilhaft?
Die hybride Fertigung ist angezeigt, wenn mehrere Funktionen in einem einzigen Setup vereint werden müssen, wie Materialauftrag, Reparatur, komplexe Geometrien, die mit Standardwerkzeugen nicht erreichbar sind, oder Endbearbeitung mit Toleranzeinhaltung. Sie lohnt sich hingegen nicht für einfache und kostengünstige Komponenten, die schnell aus Vollmaterial gefräst werden können.
Was sind die Schlüsselelemente für ein effektives hybrides Setup?
Die grundlegenden Elemente sind die Bearbeitung in einem einzigen Maschinenbezug zur Eliminierung von Positionierungsfehlern, das integrierte 3D-Scanning zur Überprüfung während des Zyklus sowie die Echtzeitüberwachung für Dokumentation und Rückverfolgbarkeit. Diese Faktoren garantieren Präzision, Wiederholbarkeit und konstante Qualität im Prozess.
Wie lässt sich die hybride Fertigung in bestehende Prozesse integrieren, ohne die Produktionslinien zu unterbrechen?
Die Strategie besteht darin, eine nicht kritische Komponente mit komplexer Geometrie auszuwählen, den vollständigen additiv-subtraktiven Zyklus an einer Pilotserie zu validieren und erst nach Dokumentation der tatsächlichen Einsparungen schrittweise auf weitere Komponenten zu skalieren. Zudem werden Standardkomponenten als Zuverlässigkeitsanker beibehalten und nur dort personalisiert, wo es erforderlich ist.
Welche Vorteile hat Sheffield Forgemasters mit dem großmaßstäblichen hybriden System erzielt?
Sheffield Forgemasters hat ein CEAD Flexbot-System auf einer Fläche von 14 m × 8 m × 5 m mit Roboterarmen implementiert, die Fräsen und 3D-Druck integrieren. Das System produziert komplexe Gussmodelle mit einer Kapazität von 60 kg verstärkter Polymermaterialien pro Stunde, senkt Kosten und Lieferzeiten und verbessert die betriebliche Effizienz auch außerhalb der Standardarbeitszeiten.
