Hilfsmittel für die Fertigung

Werkzeuge direkt drucken

In Köln entwickelt Ford neue Fahrzeugdesigns, die in Kleinauflage gefertigt werden, bevor sie in Serie gehen. Mittels 3D-Druck werden die notwendigen Montagevorrichtungen vor Ort entwickelt und hergestellt.

Verglichen mit den Kosten für herkömmlich hergestellte Tools spart Ford durch die 3D-gedruckten Vorrichtungen und Schablonen ca. 1.000 Euro pro Teil ein. (Bild: Ultimaker B.V.)

Die Automobilindustrie zählte zu den ersten Branchen, die die Vorteile des 3D-Drucks für sich entdeckt haben. Die additive Fertigung führte dazu, dass sich die Entwicklungs-, Design-, Beschaffungs-, und Fertigungsprozesse der Autobauer in den letzten zehn Jahren signifikant verändert haben. Die Folge sind ergonomische und leichte Teile, komplexes Design, niedrigere Kosten und verkürzte Lieferzeiten. Und dabei erschließt die Automobilbranche kontinuierlich neue Anwendungsfelder für die additive Fertigung. Wurde 3D-Druck bis vor einigen Jahren in erster Linie für visuelles Prototyping genutzt, findet heute die Entwicklung von kundenspezifischen Vorrichtungen, Werkzeugen, Schablonen und Muster zunehmend Verbreitung. In Zukunft kann das additive Fertigungsverfahren das Ersatzteilemanagement und die Herstellung von Teilen am Bestimmungsort revolutionieren.

Entwicklung bis zur Serienreife

Während viele Unternehmen erst beginnen, die Möglichkeiten der additiven Fertigung für sich zu entdecken, ist der Autobauer Ford schon einen Schritt weiter. Im Werk in Köln wird 3D-Druck eingesetzt, um den Workflow für die Herstellung von produktspezifischen Vorrichtungen, Werkzeuge und Schablonen bereits während des Designs zu optimieren. Die dortige Pilotanlage Pilot Plant verfügt über eine komplette Kleinserienfertigung, in der die Fahrzeugdesigns, häufig über einen Zeitraum von mehreren Jahren, bis zur Serienreife entwickelt werden. Die Ford-Ingenieure benötigen bereits während der Fahrzeugentwicklung eine Reihe verschiedener Montagewerkzeuge und -schablonen. Meist sind diese für einen bestimmten Zweck und ein spezielles Modell konzipiert. Die Beauftragung und die Beschaffung über externe Dienstleister ist nicht nur kosten- und zeitintensiv, sondern verlangsamt auch den Entwicklungsprozess. Um den Workflow zu optimieren, entschied sich das Additive Manufacturing-Team von Ford, Desktop-3D-Drucker des niederländischen Herstellers Ultimaker in den Arbeitsablauf zu integrieren und die Tools direkt vor Ort zu entwickeln und zu fertigen. “Ford hat sich für Ultimaker 3D-Drucker entschieden, weil die Qualität und Zuverlässigkeit der Druckergebnisse im optimalen Verhältnis zu den Kosten steht”, so Lars Bognar, Research Engineer Additive Manufacturing bei Ford.

Ergonomie der Tools verbessern

Ford verfolgte das Ziel, nicht nur die Entwicklungszeit neuer Fahrzeugmodelle zu verkürzen, sondern auch die Ergonomie der Tools zu verbessern. Mit einem eigenen 3D-Workshop kann Ford das Design der Montagehilfsmittel bereits exakt konstruieren, bevor ein neues Automodell in die Serienproduktion geht. Mittels Designiterationen und Feedbackrunden, werden die modellspezifischen Tools hinsichtlich Funktionalität, Ergonomie und Passgenauigkeit verbessert. Das offene Filamentsystem der Ultimaker 3D-Drucker ermöglicht mit einer Vielzahl von leichten PLA-Filamenten verschiedener Hersteller zu drucken und auch neue Materialien jederzeit zu ergänzen. “Dank der zahlreichen industrietauglichen Materialien am Markt ersetzen wir die bisherigen Fertigungshilfsmittel unserer Serienproduktion aus Metall durch ebenso robuste Tools, die bis zu 70 Prozent leichter sind”, erläutert Bognar.

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