Schnell und innovativ mit additiver Fertigung

Innovation und Tradition.

Die C. & E. Fein GmbH ist ein Traditionsunternehmen mit internationalem Wirkungsraum. Gegründet wurde sie im Jahre 1867 von Wilhelm Emil Fein. Das erste marktreife Produkt war gleichzeitig der Beginn einer neuen Ära: Die elektrische Handbohrmaschine war das erste Elektrowerkzeug der Welt. Mittlerweile hält die C. & E. Fein GmbH mehr als 700 aktive Schutzrechte, weltweit über 16 Tochterunternehmen und mehr als 50 Vertretungen. Einen Raum für innovative Ideen zu bieten, ist in der Unternehmenskultur von C. & E. Fein fest verankert. Wen wundert es da, dass in dem Unternehmen additive Fertigungsverfahren einen Platz gefunden haben: Mit einem 3D-Drucker von HP mit Multi Jet Fusion-Technologie (MJF-Technologie) und einer Anlage zur Nachbearbeitung von DyeMansion bildet das Unternehmen die Prozesse in dieser Art der Fertigung komplett ab.

Additive Fertigung in vielen Bereichen.

Additive Fertigungstechnologien sind vor allem in den Unternehmensbereichen eine Bereicherung, in denen individuelle Bauteile schnell zur Verfügung stehen müssen. Bei C. & E. Fein ist dies gleich in mehreren Abteilungen der Fall.

Für die Entwicklung werden Funktionsprototypen hergestellt, um Maschinen zu testen und unterschiedliche Designvarianten parallel zu evaluieren. Bei neuen Produkten schaffen die Mitarbeitenden so eine Verkürzung des Produktentwicklungszyklus und bringen Maschinen schneller auf den Markt als bisher.

Auch in den Abteilungen Design und Marketing wird auf die 3D-Drucktechnologie gesetzt. Mit der MJF-Technologie von HP können unterschiedliche Materialien und Farben verarbeitet werden. Aus diesem Grund erstellt die Designabteilung mit dem 3D-Drucker Muster für Entscheidungen über das Maschinendesign. Im Marketing wird für Modelle, Maschinen- und Verkaufsmuster der 3D-Drucker verwendet.

In allen Bereichen liegen die Vorteile für den Einsatz der Technologie dabei in der Geschwindigkeit, der Geometriefreiheit und der schnellen Anpassbarkeit der Entwürfe. Für die einsatzfertige Bearbeitung der Bauteile sorgt eine Postprocessing-Anlage von DyeMansion, die POWERSHOT C. Mit dieser Anlage können die 3D-gedruckten Teile schnell, ohne personellen Aufwand und homogen gestrahlt werden. So wird die Geschwindigkeit für die Herstellung der fertigen Bauteile weiter erhöht und gleichzeitig werden die Mitarbeitenden entlastet.

3D-Druck im Vorrichtungsbau.

Gerade im Werkzeug und Vorrichtungsbau bietet die additive Fertigung große Vorteile durch Flexibilität, Geschwindigkeit und geringe Kosten im Vergleich zu traditionellen Fertigungsverfahren. Bei der C. & E. Fein GmbH konnte dies sogar mit Zahlen belegt werden.

Die hergestellten Maschinen werden während der Entwicklung mit einer Dauerlaufvorrichtung in verkürzter und verschärfter Form getestet. Diese Lebensdauertests werden zudem zur Produktoptimierung und für Stichproben in der Qualitätsprüfung verwendet. Somit kann sichergestellt werden, dass alle Maschinenkomponenten im späteren Einsatz beim Kunden so halten, wie sie es sollen. Für die Fixierung der Testobjekte in der Testumgebung werden pro Maschinentyp 1-20 Befestigungen benötigt.

Einer der großen Vorteile, die für den Einsatz von additiven Fertigungsverfahren im Vorrichtungsbau sprechen, ist die Zeit: In nur zwei Tagen liegen die benötigten fertig einbaubaren Teile vor, wenn sie mit dem 3D-Drucker hergestellt werden. Traditionell wurden diese Teile gefräst, was deutlich mehr Zeit in Anspruch nahm, und gerade bei kurzfristigen Änderungen zu weiteren Verzögerungen führen konnte.

Auch die Montage dauerte länger, da die Vorrichtungen teils aus mehreren Komponenten zusammengeschraubt werden mussten. Diese Komponenten können konsolidiert werden, statt mehrere Bauteile zusammen zu setzen, wird im 3D-Drucker ein einziges Teil erstellt. Der gesamte Prozess ist somit deutlich beschleunigt.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Geometriefreiheit, die mit einem 3D-Drucker erreicht werden kann. Während mit traditionellen Fertigungsverfahren, wie dem Fräsen, einige Formen nur schwer realisierbar sind, stellen sie für einen 3D-Drucker kein Problem dar.
3D-gedruckte Vorrichtungen ermöglichen die Nachahmung der Maschineneinspannung innerhalb der Vorrichtung, an genau den Punkten, an welchen der Endanwender das Gerät bedienen oder festhalten würde. Es können realistischere Testszenarien simuliert werden als mit klassisch gefertigten Vorrichtungen, durch deren Auswertung die Produktqualität gesteigert wird.

Die Kosten sind ebenfalls ein Faktor, der für die additive Fertigung spricht, liegen sie doch – je nach Bauteil – etwa 50-75 % unter den Kosten für ein aus Aluminium gefrästes Bauteil. In Kombination mit der Zeitersparnis durch die Fertigung der Teile ergeben sich so deutlich niedrigere Entwicklungskosten für die C. & E. Fein GmbH. Auch die Zuordnung der Teile ist mit dem Einsatz des 3D-Druckers einfacher geworden. Bisher sollten zur Unterscheidung der Teile deren Artikelnummer auf das Bauteil geschrieben werden, was jedoch oft vergessen wurde. Nach einiger Zeit kam es zu Problemen, da die Bauteile nicht mehr eindeutig zugeordnet werden konnten. Mittlerweile sind die Teile aus dem 3D-Drucker farbig markiert. Zusätzlich wird die Artikelnummer mit auf das Bauteil aufgedruckt, sodass diese Teile auch noch später eindeutig zugeordnet werden können.

Flexibel, schnell, innovativ.

Ein besonderes Projekt bei der C. & E. Fein GmbH, in dem die Vorteile der additiven Fertigung deutlich wurden, war die Umstellung aller Geräte auf eine neue Akkuschnittstelle. Diese machte eine Überarbeitung des gesamten Maschinenportfolios notwendig. Hier war der 3D-Druck aufgrund seiner Geschwindigkeit ein riesiger Vorteil. Für jedes Produkt wurden neue Gehäuseteile und dafür wiederum Prototypen, Vorrichtungen, etc. benötigt. Innerhalb 2,5 Jahre konnte alles umgesetzt werden, ohne 3D-Druck hätte sich eine derartige Umstellung wohl über 5-6 Jahre gezogen.

Schnell produktiv und nachhaltig kreativ.

Betreut wird die C. & E. Fein GmbH von der Bechtle Additive Manufacturing Deutschland GmbH (Bechtle AM), wenn es um die additive Fertigung geht. Dabei waren die regionale Nähe, das vorhandene Know-how sowie die große bestehende Kundenbasis die entscheidenden Faktoren, die zur Auswahl des Unternehmens führten. Neben der Beratung vor dem Kauf wurde über Bechtle AM auch ein Workshop für die Einarbeitung in die Konstruktion für den 3D-Druck und zur Verbesserung der Produktivität durchgeführt. In diesem DfAM-Workshop – Design for Additive Manufacturing – lernten die Mitarbeitenden bei C. & E. Fein die Besonderheiten der Konstruktion für die additive Fertigung kennen. Die neue Konstruktionsweise ist vollkommen anders und bietet mehr Freiheiten. Die Produktentwicklung wird dadurch schneller, günstiger und einfacher. Neue Einsatzgebiete für die additive Fertigung entstehen sehr schnell, wenn sich die verschiedenen Abteilungen mit dem 3D-Druck beschäftigen. Die Mitarbeitenden können Ihrer Kreativität freien Lauf lassen. Besonders die Auszubildenden sind begeistert von der innovativen Technologie und bringen frischen Wind in die Teileentwicklung bei der C. & E. Fein GmbH.