Den digitalen Faden für eine nachhaltigere AM nähen
Die Softwarelösungen von Materialise unterstützen eine größere Nachhaltigkeit im gesamten AM-Workflow
Es ist nicht schwer zu erfahren, wie AM-Technologien von Herstellern eingesetzt werden, um nachhaltiger zu werden. Effizientere Entwürfe, bedarfsgerechte Produktion und weniger Materialabfälle sind allesamt ökologische Vorteile, die die Technologie gegenüber herkömmlichen Fertigungsverfahren bietet. Bei der Betrachtung von AM ist es jedoch auch wichtig, darüber nachzudenken, wie additive Verfahren und Workflows selbst im Hinblick auf die Nachhaltigkeit optimiert werden können.
Laut dem belgischen 3D-Drucker Materialise ist die richtige digitale Gewindelösung für AM von entscheidender Bedeutung, um mehr Nachhaltigkeit für AM-Anwender zu erreichen. Wie wir noch genauer sehen werden, kann die Integration von Daten in jeden Schritt des additiven Fertigungsprozesses die Effizienz in mehrfacher Hinsicht steigern, einschließlich der Reduzierung von Abfall, der Verbesserung der Energieeffizienz, der Entwicklung nachhaltigerer Teile und der Ermöglichung kontinuierlicher Verbesserungen.
Abfallkontrolle
Eines der Hauptargumente für die additive Fertigung ist die Möglichkeit, Teile auf Anfrage oder in kleinen Mengen wirtschaftlich herzustellen. Diese Fähigkeit hat an sich schon ökologische Vorteile, denn durch die Produktion auf Abruf können die Hersteller den Bedarf an überschüssigen Beständen und Lagerhaltung drastisch reduzieren. Dies hat auch den Nebeneffekt, dass die mit dem Transport von großen Mengen an Lagerbeständen verbundenen Emissionen und der Verpackungsaufwand minimiert werden.
In der Brillenindustrie zum Beispiel wenden sich immer mehr Marken dem 3D-Druck zu, um ein nachhaltigeres Geschäftsmodell zu verfolgen. Als Teil der breiteren Modeindustrie, die für etwa 10 % der weltweiten Emissionen verantwortlich ist, sieht sich die Brillenindustrie seit langem mit den Herausforderungen konfrontiert, die mit dem Fast-Fashion-Modell verbunden sind. Zum einen ist es für die Branche angesichts der sich schnell ändernden Trends schwierig, mit der Verbrauchernachfrage Schritt zu halten. Zum anderen birgt die Markteinführung neuer Designs aufgrund des hohen Zeit- und Ressourcenaufwands Risiken. Mit anderen Worten: Brillenmarken laufen Gefahr, zu viele Einheiten zu produzieren, was zu Materialverschwendung und Gesamtverlusten führt.
Mit dem 3D-Druck sehen aufstrebende Brillenmarken einen neuen Weg nach vorn. Odette Lunettes beispielsweise, eine belgische Marke, die für ihre einzigartigen Brillenfassungen bekannt ist, nutzt den 3D-Druck, um die Markteinführung neuer Designs zu beschleunigen, um mit wechselnden Trends Schritt halten zu können, und um die Verschwendung von Materialien und Ressourcen durch ein maßgeschneidertes Modell zu verringern.
Die Kollektion der Marke, Odette Lunettes X Tom Boonen, demonstriert diese neue, nachhaltigere Dynamik perfekt. Die aus biobasiertem Ultrasint PA11 3D-gedruckten Brillengestelle werden individuell an den Träger angepasst und auf Abruf gefertigt, um das Risiko einer Überproduktion zu verringern. Die Marke hat mit Materialise zusammengearbeitet, um diese Lösung zum Leben zu erwecken. Die Entwicklung und Markteinführung dauerte nur zwei Monate, was größtenteils auf die Möglichkeiten von AM und einen optimierten digitalen Designprozess zurückzuführen ist.
„Nachhaltigkeit muss in jedem Aspekt der Marke zum Ausdruck kommen“, sagt Eline De Munck, Gründerin von Odette Lunettes. „Mit 3D-Druck und PA11 können wir diesem Anspruch gerecht werden und Rahmen herstellen, die sowohl modisch als auch nachhaltig sind.“
Höhere Produktionseffizienz
Digitale Software-Tools spielen auch eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, sicherzustellen, dass AM-basierte Produktionsprozesse effizient und zuverlässig sind. Denn seien wir ehrlich: Ein inkonsistenter 3D-Druckprozess, der mit Fehlern behaftet ist und fehlerhafte Teile produziert, ist nicht nachhaltig. Materialise bringt es auf den Punkt: „Unabhängig von der verwendeten Technologie ist es möglich, den Materialverbrauch und die Energiemenge der Maschinen durch Software-Automatisierungstools zu minimieren.“
Konkret ermöglichen digitale Gewindetools wie Magics Nester SLS-Anwendern, mehr Teile in einem einzigen Bauvorgang zu verschachteln, ohne die Druckqualität zu beeinträchtigen, und so die Material- und Prozesseffizienz zu maximieren, während e-Stage eine Reihe nachhaltiger Vorteile bietet, einschließlich eines geringeren Harzverbrauchs durch minimierte Träger und eine effizientere Datenaufbereitung und Nachbearbeitung.
Der koreanische 3D-Druck-Dienstleister GLUCK, der sich auf die Herstellung von humanoiden Robotern spezialisiert hat, hat festgestellt, dass die Software von Materialise für seinen Produktionsprozess unerlässlich ist. Die Magics 3D-Drucksuite ist für die Vereinfachung der Datenverarbeitung im gesamten AM-Workflow verantwortlich, während das Modul e-Stage for Resin GLUCK in die Lage versetzt hat, automatisch Stützstrukturen zu generieren, die für minimalen Materialverbrauch, Entfernung und natürlich die Unterstützung der Teile optimiert sind.
Während das Unternehmen seine Produktion mit 50 weiteren SLA-3D-Druckern hochfährt und eine On-Demand-Massenproduktion anstrebt, wird die Materialise-Software, einschließlich der Management- und Qualitätssicherungs-Tools, weiterhin die Skalierung unterstützen und für einen reibungslosen Geschäftsbetrieb sorgen, mit weniger Druckfehlern und somit weniger Energie-, Zeit- und Materialverschwendung. „Letztes Jahr hatten wir 3.000 Kunden, und es war eine Herausforderung, diese effizient zu verwalten“, sagte GLUCK. „Mit den Softwarelösungen von Materialise konnten wir einen hochwertigen, stabilen und zuverlässigen Produktionsworkflow gewährleisten.“
Nachhaltiges Design
Designfreiheit ist natürlich ein entscheidender Faktor, wenn es um das nachhaltige Potenzial der additiven Fertigung geht. Um die ökologischen Vorteile effizienterer Designs zu maximieren, ist ein fundiertes Wissen über Design for Additive Manufacturing (DfAM) erforderlich. In vielen Branchen, wie z. B. der Luft- und Raumfahrt, besteht das Ziel darin, das Gewicht der Teile zu reduzieren, was zu einer höheren Treibstoffeffizienz beiträgt. In anderen Branchen ebnet das AM-Design den Weg für insgesamt umweltfreundlichere Lösungen.
CMB.TECH beispielsweise hat sich die Dekarbonisierung der Schifffahrt zum Ziel gesetzt und arbeitet an der Entwicklung einer Wasserstoff-Diesel-Dual-Fuel-Verbrennungstechnologie, die Dieselmotoren in Dual-Fuel-Motoren umwandelt. Eine entscheidende Komponente in diesem System ist ein 3D-gedruckter Aluminium-Einspritzring, der Wasserstoff in die Verbrennungskammer einsaugt. Dieses mit der SLM-Technologie 3D-gedruckte Teil wiegt nur 654 Gramm und ist in der Herstellung 25 % günstiger als ein Gussteil. Ganz abgesehen davon, dass sein komplexes Design mit anderen Mitteln als AM unmöglich zu realisieren wäre. Unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit trägt das Bauteil dazu bei, die CO2-Emissionen herkömmlicher Dieselmotoren in Lastkraftwagen um bis zu 80 % zu reduzieren. Bei der Erstellung von Prototypen, der Bewertung der Entwürfe und der Herstellung der endgültigen Teile für die Umrüstung einer LKW-Flotte arbeitete CMB.TECH eng mit den Fertigungsexperten von Materialise und seinem professionellen Vor-Ort-Service zusammen…
Aus der Perspektive des digitalen Gewindes ermöglicht die Workflow-Software von Materialise, einschließlich der CO-AM-Managementlösung, den Herstellern einen nahtlosen Übergang von der Entwurfsphase zur Serienproduktion, um die Realisierung nachhaltigerer Teile zu erleichtern. Diese digitale Gewindelösung kann auch in bestehende Produktionsinfrastrukturen integriert werden.
Kontinuierliches Feedback für kontinuierliche Fortschritte
Wenn eine Architektur mit digitalem Faden vorhanden ist und alle Schritte im Produktlebenszyklus miteinander verbunden sind, können viele Daten genutzt werden. Sie können zum Beispiel wichtige Erkenntnisse darüber liefern, wo Ihre Prozesse gut funktionieren und wo es noch Ineffizienzen und Probleme zu lösen gibt. Anders ausgedrückt: Diese Daten können als eine Form des kontinuierlichen Feedbacks genutzt werden, das es den Herstellern ermöglicht, ihre Prozesse ständig zu verbessern, um wichtige Ziele wie die der Nachhaltigkeit zu erreichen.
„Diese Daten sind besonders wichtig bei der Entwicklung neuer Materialien und Prozesse, etwas, dem wir uns hier bei Materialise ebenfalls verschrieben haben“, sagt das Unternehmen. “Wir verwenden Lösungen wie CO-AM und Quality & Process Control in unserer eigenen Organisation, um Daten zu Fertigung, Prozess und Qualität zu zentralisieren. Indem Sie das Gleiche tun, können Sie Qualitätslücken, Anomalien und Defekte innerhalb Ihres Prozesses identifizieren. Verwandeln Sie diese Daten in verwertbare Erkenntnisse, und Sie sind auf dem richtigen Weg.“
Letztendlich ist ein datengestütztes Verständnis Ihrer Produktionsprozesse der Schlüssel zu mehr Nachhaltigkeit auf lange Sicht in all den oben genannten Bereichen und ermöglicht es Anwendern der additiven Fertigung, die inhärenten ökologischen Vorteile der Technologie, wie minimalen Materialabfall, effizientes Design und bedarfsgerechte Produktion, wirklich zu maximieren.
Wenn Sie nach Unterstützung beim Aufbau eines starken digitalen Fadens für Ihren AM-Produktionsworkflow suchen, bietet Materialise ebenfalls Unterstützung an. „Wir sind hier, um Ihnen dabei zu helfen“, so das Unternehmen. „Von der Suche nach der richtigen AM-Software für Ihr Unternehmen bis hin zur Identifizierung der Anwendungen, die Ihre Nachhaltigkeitsziele am besten unterstützen, oder der Skalierung auf die Serienproduktion – Sie können auf unsere Experten zählen.“
Dieser Artikel wurde ursprünglich in dem eBook VM Focus Sustainability AM von VoxelMatters veröffentlicht. Lesen oder downloaden Sie das komplette eBook kostenlos unter diesem Link.
