Ein weiterer Vorteil der Lieferkette ist qualifiziertes Material – und zwar nicht nur Material aus dem Inland

Seit einigen Jahren ist die „inländische Versorgung“ zu einem der zentralen Themen in der fortschrittlichen Fertigung geworden. Der Grund dafür ist, dass Hersteller aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Energie seit Jahren mit geopolitischer Unsicherheit, langen Vorlaufzeiten und einer Konzentration der Bezugsquellen für kritische Materialien konfrontiert sind. Der Aufbau weiterer Produktionskapazitäten in der Nähe des Heimatmarktes ist eine wichtige Antwort darauf.

Doch inländische Kapazitäten allein lösen nicht das gesamte Problem. Für Hersteller, die zertifizierte Produktionsprozesse betreiben, ist die entscheidendere Frage, ob das Material tatsächlich dann und dort in die Produktion eingebracht werden kann, wo und wann es benötigt wird.

Diese Unterscheidung gewinnt zunehmend an Bedeutung, da die additive Fertigung den Schritt von Entwicklungsprogrammen hin zur Serienproduktion vollzieht.

Die Kapazität ist nur der Anfang

Ein bemerkenswertes Beispiel dafür war die Ausweitung der Investitionen der US-Armee in die inländische Titan-Fertigungsplattform von IperionX. Der Basisauftrag im Wert von 18,5 Millionen US-Dollar unterstützt ein integriertes System, das vom Titanpulver bis hin zu fertigen Verteidigungskomponenten reicht.

Die Bedeutung liegt darin, dass in den Vereinigten Staaten mehr Titan produziert wird, und – was vielleicht noch wichtiger ist – dass sich die Investition auf die Verarbeitung, Fertigung und Endbearbeitung von Bauteilen erstreckt, was ein umfassenderes Ziel widerspiegelt: die Schaffung eines inländischen Produktionswegs, der in der Lage ist, verfügbares Material in einsatzfähige Hardware umzuwandeln.

Dieselbe Unterscheidung gilt für die additive Metallfertigung. Die Installation eines weiteren Zerstäubers erhöht die theoretische Pulverkapazität, genauso wie die Installation eines weiteren Druckers die theoretische Fertigungskapazität erhöht. Beides allein garantiert jedoch noch keine Produktion.

Neben diesen Ressourcen stellt die Qualifizierung eine der hartnäckigsten Herausforderungen der Branche dar.

Pulver im Herstellungsprozess

Bei der metallischen Additiven Fertigung in der Produktion spielen die chemische Zusammensetzung und die Partikelgrößenverteilung eine Rolle, aber ebenso wichtig sind Morphologie, Fließfähigkeit, Kontaminationskontrolle, Lagerung, Wiederverwendungspraktiken und die Konsistenz von Charge zu Charge. Pulver ist kein austauschbarer Rohstoff.

Sobald ein Hersteller einen Produktionsprozess für ein bestimmtes Material entwickelt und validiert hat, wird dieses Pulver praktisch Teil des Fertigungssystems. Ein Lieferantenwechsel kann daher erheblich komplizierter sein als die Suche nach einem anderen Unternehmen, das dieselbe nominelle Legierung anbietet.

Eine neue Bezugsquelle erfordert möglicherweise zusätzliche Charakterisierungen, Parametervalidierungen, mechanische Prüfungen oder die Genehmigung durch den Kunden, bevor sie in die Produktion aufgenommen werden kann. Für Hersteller, die regulierte oder geschäftskritische Programme betreiben, kann dies dazu führen, dass aus einer scheinbaren Beschaffungsalternative ein monatelanger Qualifizierungsprozess wird.

Aus diesem Grund sollten Hersteller zunehmend zwischen Materialverfügbarkeit und der Verfügbarkeit qualifizierter Materialien unterscheiden. Letztere ist es, die den Produktionsbetrieb tatsächlich am Laufen hält.

Qualifikation – ein Wettbewerbsvorteil

Eine weitere aktuelle Entwicklung in der Branche liefert ein anschauliches Beispiel. Quickparts investiert in sein Fertigungsnetzwerk für die Luft- und Raumfahrt sowie die Verteidigungsindustrie und arbeitet gleichzeitig daran, die Produktion in seinen Werken in den Vereinigten Staaten und Europa zu standardisieren. Die übergeordnete Strategie des Unternehmens berücksichtigt, dass Anlagen relativ einfach nachgebaut werden können; der Aufbau qualifizierter Fertigungskapazitäten an mehreren Standorten ist hingegen wesentlich schwieriger.

Dies ist ein wichtiger Unterschied für das gesamte AM-Ökosystem. Da die Fertigung zunehmend dezentralisiert wird, müssen Hersteller in Zukunft nicht nur Geometrien reproduzieren, sondern eine gesamte validierte Produktionsumgebung, die Maschine, Material, Parameter, Handhabung, Prüfung und Dokumentation umfasst.

Die Materialkonsistenz wird somit zu einem Bestandteil der Fertigungsportabilität. Eine digitale Datei lässt sich zwar sofort übertragen, doch ein qualifiziertes Materialsystem muss mitgeliefert werden.

Resilienz vor dem Umbruch

Dadurch gewinnen sowohl Flexibilität als auch Kapazität an Bedeutung. Ein Lieferant, der Qualifizierungsmengen, unterschiedliche Partikelgrößenverteilungen und sich ändernde Produktionsanforderungen abdecken kann, kann Herstellern dabei helfen, einen Materialpfad zu etablieren, noch bevor die Nachfrage die Serienproduktion erreicht.

Das erleben wir bei Continuum Powders hautnah. Kunden kommen zunehmend zu uns und suchen mehr als nur eine bestimmte Legierung oder Partikelgrößenverteilung. Sie denken darüber nach, wie ein Material von der ersten Bewertung und Qualifizierung in die Serienproduktion übergeht, ob sich die Lieferung an veränderte Anforderungen anpassen lässt und wie eine bessere Kontrolle über den Materiallebenszyklus das Risiko über die gesamte Laufzeit eines Programms hinweg verringern kann. Durch die Unterstützung sowohl von wiederverwerteten als auch von neuen Rohstoffen, flexiblen Produktionsmengen und Qualifizierungsmaßnahmen erhalten wir einen nützlichen Einblick darin, wie sich diese Prioritäten verändern.

Für Hersteller kann diese Art von Flexibilität besonders zu Beginn eines Programms von großem Wert sein. Der während der Qualifizierung ausgewählte Lieferant muss möglicherweise letztendlich ganz andere Mengen liefern, sobald die Anwendung in die Produktion geht. Daher lohnt es sich, den langfristigen Materialpfad zu berücksichtigen, bevor diese Entscheidungen nur noch schwer zu ändern sind.