Welche Herausforderung musste \u00fcberwunden werden?<\/h2>\n\n\n\n
In fr\u00fcheren Fahrzeugentwicklungsprogrammen wurden Luftkan\u00e4le f\u00fcr Systeme wie das Crew Temperature Control System mit flexiblen Schl\u00e4uchen entwickelt, die aus Blech gefertigte Verteilerk\u00e4sten verbinden. Dieser Ansatz hat viele Jahre lang gut funktioniert und bietet eine einfache und kosteng\u00fcnstige L\u00f6sung f\u00fcr Fahrzeug-Luftkan\u00e4le. In Fahrzeug-Upgrade-Programmen wie dem Challenger 3 Programm von Rheinmetall UK ist dieser Ansatz aufgrund erheblicher\u00a0Platzbeschr\u00e4nkungen<\/strong>\u00a0und der Anpassung der bestehenden\u00a0Fahrzeugarchitektur<\/strong>\u00a0nicht mehr praktikabel.<\/p>\n\n\n\n F\u00fcr komplexe Luftkanal-Komponenten k\u00f6nnen verschiedene Produktionsmethoden eingesetzt werden, wie z. B. Spritzguss oder Rotationsformen. Diese erfordern jedoch kostspielige Werkzeuge, und bei\u00a0Kleinserienproduktion<\/strong>\u00a0sind diese Werkzeugkosten erheblich. Dar\u00fcber hinaus durchlaufen Luftkan\u00e4le in Fahrzeugentwicklungsprogrammen oft viele Iterationen und erfordern h\u00e4ufig sp\u00e4te \u00c4nderungen, da andere Subsysteme um den verf\u00fcgbaren Raum konkurrieren. Daher besteht das Risiko, dass Werkzeuge neu gefertigt werden m\u00fcssen und Teile, die urspr\u00fcnglich rechtzeitig f\u00fcr Tests produziert wurden, f\u00fcr die Fahrzeugserienproduktion neu hergestellt werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n Vor diesem Hintergrund bietet die additive Fertigung eine L\u00f6sung. Es gibt\u00a0keine Werkzeugkosten<\/strong>\u00a0f\u00fcr Teile, die\u00a0Designs k\u00f6nnen schnell ge\u00e4ndert werden<\/strong>\u00a0, um andere System\u00e4nderungen zu ber\u00fccksichtigen, und die Komplexit\u00e4t der Teile erh\u00f6ht die Kosten nicht.<\/p>\n\n\n\n SLS und SLA wurden beide f\u00fcr diese Anwendung detailliert untersucht, wobei die Entscheidung f\u00fcr FFF auf mehreren Faktoren beruhte.<\/p>\n\n\n\n Die erste \u00dcberlegung ist die erforderliche Funktionalit\u00e4t der produzierten Teile. In dieser Anwendung gelten strenge Anforderungen an\u00a0Flammhemmung, geringe Rauchentwicklung<\/strong>\u00a0und\u00a0geringe Toxizit\u00e4t<\/strong>. Obere und untere Betriebstemperaturen schr\u00e4nkten die Materialoptionen weiter ein, sodass Kandidaten wie PA2241FR (SLS) und ULTEM 9085 (FFF) \u00fcbrig blieben. Zu diesem Zeitpunkt wurden keine geeigneten SLA-Materialien identifiziert, die alle Anforderungen erf\u00fcllten.<\/p>\n\n\n\n Die Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t ist wichtig, nicht nur f\u00fcr die \u00c4sthetik der Teile, sondern auch f\u00fcr einen guten Luftstrom innerhalb der Luftkan\u00e4le. SLS- und SLA-Teile haben direkt aus der Maschine eine \u00e4u\u00dferst gute Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t. Die Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t von FFF-Teilen kann gr\u00f6ber sein und erfordert Nachbearbeitung zur Verbesserung. Die Luftkan\u00e4le m\u00fcssen die Luft gut halten, um unn\u00f6tige Druckverluste zu vermeiden. SLA und SLS erzeugen massive Bauteilw\u00e4nde, w\u00e4hrend FFF Luftspalte hinterlassen kann, die durch Abdichten oder Lackieren gemindert werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n Gro\u00dfe Luftkanalabschnitte waren erforderlich, z. B.\u00a0400mm+<\/strong>, wodurch einige der kosteng\u00fcnstigeren SLA-Maschinen nicht geeignet waren. Gr\u00f6\u00dfere Bauvolumen bei SLS-Maschinen treiben die Kosten erheblich in die H\u00f6he, w\u00e4hrend\u00a0FFF-Maschinen mit gr\u00f6\u00dferem Bauvolumen zu geringeren Kosten verf\u00fcgbar sind<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n F\u00fcr diese Anwendung in der\u00a0Kleinserienproduktion<\/strong>\u00a0ben\u00f6tigen wir ein geeignetes Gleichgewicht zwischen Kosten und Produktivit\u00e4t. SLS kann sehr produktiv sein, geht jedoch mit hohen Investitionskosten f\u00fcr Ausr\u00fcstung und Infrastruktur einher. Gro\u00dfformatige SLA-Maschinen k\u00f6nnen ebenfalls sehr produktiv sein und Teilechargen schnell produzieren, liegen aber ebenfalls in einem hohen Preissegment. Hochtemperatur-FFF-Maschinen im Gro\u00dfformat k\u00f6nnen erschwinglicher sein als SLS oder SLA, erreichen jedoch nicht das Produktivit\u00e4tsniveau der beiden anderen Verfahren.<\/p>\n\n\n\n Schlie\u00dflich stellt sich die Frage, ob wir diese Teile intern fertigen oder an einen Zulieferer f\u00fcr die Fertigung auslagern. Dies ist eine weitere wichtige Entscheidung und erfordert die Ber\u00fccksichtigung der Gesamtkosten f\u00fcr das Programm, der Bereitschaft der Lieferkette, der erforderlichen Produktionsflexibilit\u00e4t und\u00a0der Kontrolle des Produktionsprozesses<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Um eine Entscheidung zu treffen, mussten wir die Vor- und Nachteile jeder Technologie abw\u00e4gen und pr\u00fcfen, ob wir sie intern einsetzen oder an einen Zulieferer auslagern w\u00fcrden.<\/p>\n\n\n\n Die Vorteile einer extern vergebenen Produktion, wie keine Investitionsausgaben und der Zugang zum Know-how von Lieferanten, wurden durch den Mangel an verf\u00fcgbaren qualifizierten Lieferanten, z. B. mit Cyber Essentials + Akkreditierung, das geringere Ma\u00df an Produktionskontrolle, das langsamere Lernen und langsamere Iterationen aufgrund des fehlenden Zugangs zu den Maschinen \u00fcberwogen.<\/p>\n\n\n\n Sowohl SLA als auch SLS erfordern h\u00f6here Investitionsausgaben<\/strong>\u00a0und eine\u00a0anspruchsvollere Integration<\/strong>\u00a0in die Fertigung.<\/p>\n\n\n\n SLS konnte keine geeignete Materialauswahl bieten, die alle Anforderungen erf\u00fcllte und gen\u00fcgend Vertrauen schuf, um die h\u00f6here Komplexit\u00e4t des Produktionsprozesses aufzuwiegen.<\/p>\n\n\n\n Die britische Lieferkette f\u00fcr SLS-Teile aus PA2241FR war zu diesem Zeitpunkt nicht wettbewerbsf\u00e4hig. F\u00fcr die interne Einf\u00fchrung war der Prozess zu teuer, und wir h\u00e4tten die Maschine allein mit diesen Teilen nicht ausgelastet. Bei deutlich h\u00f6heren Volumenanforderungen h\u00e4tte die SLS-Produktion intern m\u00f6glicherweise wettbewerbsf\u00e4higer sein k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n Die\u00a0Investitionskosten f\u00fcr FFF waren deutlich niedriger<\/strong>\u00a0als bei den anderen Optionen, die Installation in der Fertigung war wesentlich einfacher, es gab weniger Sicherheitsrisiken und\u00a0geringere Schulungsanforderungen<\/strong>\u00a0waren zu erf\u00fcllen. Rheinmetall UK verf\u00fcgte \u00fcber umfangreiche Erfahrung im Einsatz von FFF zur Herstellung von Prototypen als Konstruktionshilfe. Dieses Know-how bedeutete, dass die Einf\u00fchrung von FFF f\u00fcr die Produktion von Endanwendungsteilen auch eine geringere kulturelle und schulungsbezogene Herausforderung darstellte.<\/p>\n\n\n\n Die Produktivit\u00e4t von FFF entsprach der erforderlichen Produktionskapazit\u00e4t, die Rheinmetall UK im\u00a0Challenger 3 Programm<\/strong>\u00a0ben\u00f6tigte, und erforderte nur minimale Fertigungsfl\u00e4che.<\/p>\n\n\n\n Die Schw\u00e4chen von FFF in dieser Anwendung k\u00f6nnen kosteng\u00fcnstig gemindert werden. Durch Gleitschleifen und Lackieren der FFF ULTEM 9085 Teile kann eine gute Produktqualit\u00e4t erreicht werden, ohne erhebliche zus\u00e4tzliche Investitions- und St\u00fcckteilkosten zu verursachen.<\/p>\n\n\n\n Unter Ber\u00fccksichtigung all dieser Abw\u00e4gungen wurde entschieden, dass Rheinmetall UK f\u00fcr die Produktion von Luftkan\u00e4len eine Strategie verfolgen sollte, die Teile\u00a0intern<\/strong>\u00a0mit\u00a0FFF<\/strong>\u00a0und\u00a0ULTEM 9085<\/strong>\u00a0zu fertigen, da dies im Vergleich zu den anderen untersuchten L\u00f6sungen die\u00a0kosteng\u00fcnstigste, flexibelste<\/strong>\u00a0und\u00a0risiko\u00e4rmste<\/strong>\u00a0L\u00f6sung bot.<\/p>\n\n\n\n Es gibt weltweit eine gute Auswahl an Herstellern, die Hochtemperatur-FFF-Drucker anbieten, mit denen Teile aus ULTEM 9085 hergestellt werden k\u00f6nnen. W\u00e4hrend unseres Auswahlprozesses haben wir die Angebote mehrerer Hersteller ber\u00fccksichtigt.<\/p>\n\n\n\n Letztendlich lief die Entscheidung, einen\u00a0miniFactory Ignite<\/a>\u00a0zu kaufen, auf Folgendes hinaus:<\/p>\n\n\n\n Maschinenkosten vs. Produktivit\u00e4t<\/strong> \u2013 Der miniFactory Ignite war eine der kosteng\u00fcnstigsten Maschinen, bot aber dennoch einen gro\u00dfen Bauraum und ein wettbewerbsf\u00e4higes Produktivit\u00e4tsniveau.<\/p>\n\n\n\n Bauraum<\/strong> \u2013 f\u00fcr den Maschinenpreis bot\u00a0miniFactory<\/a>\u00a0ein gro\u00dfes Bauvolumen, das die Serienfertigung erm\u00f6glicht. Das bedeutet, dass wir die Arbeitskosten f\u00fcr die Verwaltung von Druckjobs senken und mehr unbeaufsichtigte Stunden f\u00fcr den Druck unter der Woche und am Wochenende nutzen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n Sicherheit <\/strong>\u2013 miniFactory-Maschinen werden in Finnland hergestellt und galten daher als geringeres Cyberrisiko als einige der anderen Hersteller.<\/p>\n\n\n\n Betriebskosten<\/strong> \u2013 miniFactory Ignite ist ein offenes System, sodass Rheinmetall UK Feedstock direkt vom Hersteller in gr\u00f6\u00dferen Mengen zu \u00e4u\u00dferst wettbewerbsf\u00e4higen Preisen einkaufen konnte. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf die St\u00fcckteilkosten. Dar\u00fcber hinaus waren die Gesamtbetriebskosten niedriger. Es wurden weniger Verbrauchsmaterialien ben\u00f6tigt, z. B. wiederverwendbare Bauplatten, langlebige D\u00fcsen und ein erschwingliches Supportpaket. All diese Aspekte tragen zu niedrigeren Produktionskosten bei.<\/p>\n\n\n\n Support in Gro\u00dfbritannien<\/strong> \u2013 nicht alle Druckerhersteller konnten eine Supportl\u00f6sung mit Sitz in Gro\u00dfbritannien anbieten. Dies ist wichtig, da Maschinenstillstand nicht nur die Produktivit\u00e4t beeintr\u00e4chtigen, sondern auch zu Programmverz\u00f6gerungen f\u00fchren kann. 3DGBIRE<\/a> \u00fcbernimmt den Support f\u00fcr\u00a0miniFactory<\/a>\u00a0in Gro\u00dfbritannien und ist nur wenige Stunden von der Rheinmetall UK Einrichtung in Telford entfernt.<\/p>\n\n\n\n Der Kauf und die Installation der Maschine waren nur der erste Schritt zur Entwicklung und Optimierung der Produktionsf\u00e4higkeit.<\/p>\n\n\n\n Mit einer Maschine in der Fertigung konnten unsere Konstrukteure die Auswirkungen ihrer Designentscheidungen besser verstehen und schnell \u00c4nderungen vornehmen, um sowohl die Funktionalit\u00e4t als auch die Kosteneffizienz zu verbessern. Au\u00dferdem konnten wir die Druckprofile optimieren, um die besten Ergebnisse zu erzielen.<\/p>\n\n\n\n Die \u00fcbliche Vorgehensweise bei der Optimierung der additiven Fertigung besteht normalerweise darin, Teile zu konsolidieren. Wir stellten fest, dass f\u00fcr diese Anwendung das Gegenteil zutraf. Durch das Aufteilen von Teilen und das Erstellen von Verbindungen konnten wir die ben\u00f6tigte Menge an St\u00fctzmaterial reduzieren oder sogar vollst\u00e4ndig eliminieren. Das bedeutete, dass wir Teile schneller, mit weniger Material und weniger Arbeitsstunden f\u00fcr die Nachbearbeitung drucken konnten. Au\u00dferdem konnten wir unsere Produktivit\u00e4tsanforderungen mit einer einzigen Maschine erf\u00fcllen und dadurch erhebliche Einsparungen erzielen.<\/p>\n\n\n\n Wir konnten unsere Batch-Layouts optimieren und den kosteneffizientesten Nachbearbeitungsansatz f\u00fcr die jeweilige Anwendung festlegen.<\/p>\n\n\n\n Der Zugang zu den Maschinen machte es auch deutlich einfacher, mit L\u00f6sungen zu experimentieren, z. B. mit der optimalen Verbindungsmethode, kompatiblen Klebstoffen, Ans\u00e4tzen zur Teilenummerierung, Oberfl\u00e4chenbearbeitungsmethoden und Lackierungen. Die Entwicklung dieser ma\u00dfgeschneiderten L\u00f6sung in der Lieferkette w\u00e4re zeitaufwendig und teuer gewesen.<\/p>\n\n\n\nWarum additive Fertigung f\u00fcr die Produktion von Fahrzeug-Luftkan\u00e4len w\u00e4hlen?<\/h2>\n\n\n\n
Welche Art der additiven Fertigung sollte verwendet werden? FFF, SLS oder SLA?<\/h2>\n\n\n\n
Materialeigenschaften, Festigkeit, Flammhemmung, geringe Rauchentwicklung und Toxizit\u00e4t, obere und untere Betriebstemperaturen<\/h3>\n\n\n\n
Produktfunktionalit\u00e4t \u2013 wichtige \u00dcberlegungen sind Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t und Luftdichtheit<\/h3>\n\n\n\n
Bauteilgr\u00f6\u00dfe<\/h3>\n\n\n\n
Produktivit\u00e4t vs. Kosten<\/h3>\n\n\n\n
Eigenfertigung vs. Fremdbezug<\/h3>\n\n\n\n
Schlussfolgerungen<\/h3>\n\n\n\n
<\/ol>\n\n\n\n
Warum haben wir uns f\u00fcr den miniFactory Ignite entschieden?<\/h2>\n\n\n\n
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<\/figure>\n\n\n\nWas mussten wir tun, nachdem wir den miniFactory Ignite gekauft und installiert hatten?<\/h2>\n\n\n\n
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<\/figure>\n\n\n\nWas war das Ergebnis f\u00fcr das Unternehmen?<\/h2>\n\n\n\n
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