Additive Fertigung Die Schraube aus dem 3D-Drucker

Von Juliana Pfeiffer

Mit dem Bereich Additive Manufacturing hat Würth Industrie Service das bisherige C-Teile-Spektrum um weitere Produktgruppen ausgebaut. Doch sind additiv gefertigte Verbindungselemente und Schrauben die Lösung für die vorherrschenden Lieferengpässe?

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Mit Erstmustern, Prototypen, zertifizierten Serienteilen, Ersatzteilen und Werkzeugen ab Losgröße 1 realisiert Würth schnell und kosteneffizient additive Lösungen aus einer Hand, nicht nur im Bereich der klassischen C-Teile-Versorgung.
Mit Erstmustern, Prototypen, zertifizierten Serienteilen, Ersatzteilen und Werkzeugen ab Losgröße 1 realisiert Würth schnell und kosteneffizient additive Lösungen aus einer Hand, nicht nur im Bereich der klassischen C-Teile-Versorgung.
(Bild: Würth)

In Zeiten rasanter Entwicklungen müssen Industrie und Zulieferer agil auf die dynamischen Wünsche ihrer Kunden reagieren. Vor diesem Hintergrund verändert sich das Rollenverständnis der Zulieferer. Waren Zulieferer vor einigen Jahren oft reine Fertiger und Lieferanten von Teilen und Komponenten, werden von ihnen heute komplexe Aktivitäten und umfassendes Know-how gefragt.

Zulieferer entwickeln sich zum ganzheitlichen Partner

Michael Worm, Projektleiter und verantwortlich für die Geschäftsentwicklung 3D-Druck der Würth Industrie Service Deutschland spürt diese Entwicklung täglich: „Vorbei sind die Zeiten, in denen eine C-Teile-Versorgung von Unternehmen durch eine reine Belieferung der geforderten Artikel erfolgt. Vielmehr entwickelt sich der Zulieferer zu einem Partner, der in die Prozesslandschaft seiner Kunden integriert ist und durch die Bereitstellung ganzheitlicher Systeme und Dienstleistungen die notwendige Basis schafft, um den zunehmenden Anforderungen gerecht zu werden.“ Diese Entwicklung vom Zulieferer zum ganzheitlichen Partner setze eine intensive Zusammenarbeit mit den Kunden sowie eine umfassende Kenntnis des Waren- sowie des Materialflusses und der Prozessabläufe voraus.

Einfach gute Verbindungen

Regionale Fachmesse für Schraubverbindungen

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Additive Fertigung meistert Herausforderungen in der Entwicklung

Um den Anforderungen von Industrie 4.0 gerecht werden zu können, sind heute ein hohes Innovationspotenzial, Flexibilität, Systemlösungen und integrierte Geschäftsmodelle gefragt. „Als Schlüssel zum Erfolg sieht die Würth Industrie Service daher die Schließung von Innovationskooperationen und -netzwerken, um durch die Zusammenarbeit mit kompetenten Partnern die Innovationsfähigkeiten zu stärken, die eigenen Kompetenzen zu erweitern sowie neue Marktsegmente zu erschließen“, erklärt Worm. Eine Lösung, um die aktuellen Herausforderungen in der Entwicklung zu meistern, ist die Additive Fertigung. So stellen etwa steigender Innovationsdruck und verkürzte Produktentwicklungszeiten produzierende Unternehmen vor die Herausforderung immer schneller auf die sich rasant ändernden Markt- und Kundenanforderungen reagieren zu müssen und zugleich die Qualitätsstandards zu bewahren. Dafür bietet Additive Manufacturing neue Chancen.

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Kosteneffiziente additive Lösungen ab Losgröße 1

In der Kunststofftechnik wird Additive Manufacturing als Technologie schon seit vielen Jahren eingesetzt. Im Maschinen- und Anlagenbau setzt die Würth Industrie Service mit ihrem Dienstleistungsangebot an. Mit Erstmustern, Prototypen, zertifizierten Serienteilen, Ersatzteilen und Werkzeugen ab Losgröße 1 realisiert Würth schnell und kosteneffizient additive Lösungen aus einer Hand, nicht nur im Bereich der klassischen C-Teile-Versorgung. „Dabei umfasst das Portfolio nicht nur 3D-gedruckte Komponenten, vielmehr sollen die Kunden im Bereich der „Fused Filament Fabrication Fertigung“ mithilfe von beziehbaren Druckern, Verbrauchsgütern und Ersatzteilen der Würth Industrie Service dazu in der Lage sein, ihre Bedarfe kurzfristig eigenständig zu decken“, ergänzt der Experte. Langfristig verfolgt Würth mit dem Additive Manufacturing das Ziel, das bisherige C-Teile-Spektrum um weitere Produktgruppen über den Standard hinaus zu erweitern, zum Beispiel auch im Bereich der A- und B-Teile. Neben dem Fokus auf klassische Verbindungselemente, Montagematerial sowie Hilfs- und Betriebsstoffe, gelte es auch komplett neue Geschäftsfelder sowie Technologien zusammen mit den Kunden zu erschließen.

Buchtipp: Schraubenverbindungen

Das Fach- und Grundlagenbuch verbindet die Theorie und Praxis von Schraubenverbindungen in anschaulicher Weise. Im Fokus stehen die Berechnung, Auslegung, kosteneffiziente Fertigung und der sichere Betrieb beim Kunden gemäß der Richtlinie VDI 2230. Themen, die in der Praxis besonders relevant sind, werden in neun ausgewählten Expertenbeiträgen näher beleuchtet.

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Von robusten, gummiartigen oder transparenten Kunststoffen über Aluminium, Edelstahl, Werkzeugstahl bis hin zu hochtemperaturbeständigen Stahl oder Titan: Aus einer Vielzahl von verschiedenen Materialien kann die passende Lösung für den Anwendungsfall und das jeweilige Bauteil der Kunden in der Fertigung, Materialwirtschaft, Instandhaltung, Konstruktion und Entwicklung gemeinsam gewählt werden. Mit Hilfe von verschiedenen Technologien wie Lasersintern, Multi Jet Fusion, Material Extrusion, Stereolithographie, 3D-Metalldruck oder Polyjet werden diese Lösungen umgesetzt.

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Versuchsreihen im Bereich Metallschrauben

„Aktuell drucken wir lediglich Kunststoffschrauben. Im Bereich der Metallschrauben werden gegenwärtig Versuchsreichen durchgeführt. Mit den Ergebnissen rechnen wir gegen Ende des folgenden Sommers“, betont Worm. Wie jede andere Technologie unterliege auch Additive Manufacturing einer stetigen Weiterentwicklung. „Sollte man bereits in den folgenden Jahren Technologiesprünge in Bezug auf die Produktivität verzeichnen, so könnte es durchaus sinnvoll sein, zumindest Kleinserien von Schrauben zu drucken oder auch Übergangsversorgungslücken dadurch zu schließen“, so der Experte. Beim Thema Nachbearbeitung müssen die Gewinde nach dem 3D-Druck aufgrund der prozessbedingten Werkstoffagglomeration innerhalb diverser additiver Fertigungsverfahren nachgeschnitten werden. Ohne Nachbearbeitung könnten beispielsweise Reibwerte nicht den benötigten Anforderungen entsprechen.

Additiv gefertigte Teile in einem definierten Prozess entwickeln

Um die vollen Möglichkeiten der additiven Fertigung ausschöpfen zu können, werden die Teile gemeinsam mit den Kunden durch die Spezialisten aus dem Bereich 3D-Druck der Würth Industrie Service in einem definierten Prozess unter Anwendung modernster Konstruktionsmethoden entwickelt. Hierfür werden mit Hilfe von CAD virtuelle 3D-Modelle erstellt. Der Digitale Zwilling des Teils erlaubt es, alle Schritte auf dem Weg zum fertigen Bauteil zu verfolgen, konstruktive Optimierungen an Bauteileigenschaften vorzunehmen und bietet eine vollständige Dokumentation. Anschließend werden die Datenmodelle in Maschinendaten überführt und gedruckt. Nach der Fertigung eines Funktionsprototypen und ausgiebigen Test benötigt die Würth Industrie Service die finale Freigabe zur Serienfertigung.

Unabhängigkeit innnerhalb der Lieferkette

Doch verändern 3D-Druckverfahren die industrielle Belieferung? „Kommt es aufgrund der aktuell vorherrschenden volatilen Situation auf dem globalen Beschaffungsmarkt zu Unterbrechungen und Verzögerungen in der Lieferkette, ist eine dezentrale Vor-Ort-Fertigung umso wichtiger. Als Mittel gegen Kapazitätsengpässe bei Herstellern und Verzögerungen hinsichtlich Verfügbarkeit und Lieferzeit, kann sich der 3D-Druck als wirksam erweisen“, begründet Worm die Vorteile additiver Fertigung. So sorgt die additive Fertigung für mehr Flexibilität in der Produktion und Unabhängigkeit innerhalb der Lieferkette. „Innovationen können aufgrund der Reduzierung von Vorlaufzeiten, dem Entfall von Mindestabnahmemengen, kürzeren Lieferzeiten, schnellen Produktentwicklungen, sowie durch einen geringen Montageaufwand innerhalb kürzester Zeit verfügbar gemacht werden – und das weltweit vor Ort“, sagt der Experte.

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