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Das kanadische Unternehmen Equispheres hat sich auf die Entwicklung und Herstellung von Hochleistungs-Aluminiumpulver für Anwendungen der Additiven Fertigung in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsindustrie spezialisiert. Die Pulver des Herstellers sind so optimiert, dass sie die idealen Eigenschaften für die jeweiligen Anwendungen aufweisen und eine verbesserte Qualität der Teile in Bezug auf Festigkeit, Geschwindigkeit und Wiederholbarkeit ermöglichen. In einem Interview mit 3Druck.com geben Sascha Rudolph, COO, und Ryan Puddicombe, Analyst für Produktstrategie, Einblicke in den Materialsektor für Additive Fertigung.
Equispheres hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine neue Generation von Produkten und Designs zu inspirieren, die durch industrielle Additive Fertigung ermöglicht werden. Das innovative Unternehmen sieht Additive Fertigung als eine Fertigungstechnologie, die in Bezug auf Vorlaufzeit, Qualität und Kosten zunehmend mit herkömmlichen Fertigungsverfahren konkurrieren kann. Equispheres ist davon überzeugt, dass zielgerichtet entwickelte Materialien der Schlüssel zur Entfaltung des vollen Potenzials moderner Maschinen für die Additive Fertigung sind, und engagiert sich für die Weiterentwicklung der grundlegenden Wissenschaft und Technologie von Metallpulvern und Pulverherstellung.
Interview mit Equispheres
In einem Interview mit 3Druck.com betonen Sascha Rudolph, COO, und Ryan Puddicombe, Product Strategy Analyst, die Bedeutung speziell entwickelter Materialien für die Additive Fertigung und benennen die technologischen Innovationen in der Branche, die für den Fortschritt der AM-Technologie entscheidend sind. Sie äußern sich auch zu den Auswirkungen von Krisen auf die Branche und geben einen Ausblick darauf, wie sich die Additive Fertigung in Zukunft auf Lieferketten und die bedarfsorientierte Produktion auswirken könnte.
Welche Bedeutung haben Ihrer Meinung nach Materialien, die speziell für die Additive Fertigung entwickelt wurden?
Die Vorteile der Arbeit mit speziell entwickelten Pulvern in der additiven Fertigung von Metallen sind breit gefächert und haben große Auswirkungen auf den Betrieb und die Wirtschaftlichkeit eines Unternehmens. Beim L-PBF-Verfahren beispielsweise führt der stabilere Schmelzepool, den Equispheres-Pulver bieten, zu einer höheren Konsistenz, einer besseren Vorhersehbarkeit und einem größeren effektiven Herstellungsfenster, das genutzt werden kann, um die Produktionszeit drastisch zu reduzieren, ohne die Qualität der Teile zu beeinträchtigen. Bei Hunderttausenden oder Millionen von Dollar, die in Investitionsgüter investiert werden, führt die Steigerung der Produktivität zu einer höheren Kapitalrendite für Hersteller. Im operativen Bereich profitieren Sie von mehr „First-Time-Right“-Drucken, einem einfacheren und schnelleren Auftragswechsel und einer sichereren Fabrikumgebung.
Die traditionelle Atomisierung von Metallpulvern gibt es seit den 1920er Jahren. In den letzten 100 Jahren gab es zwar beträchtliche Fortschritte bei diesen alten Technologien, aber sie wurden von den rasanten Fortschritten in der Additiven Fertigung von Metall in den Schatten gestellt. Mit der Erweiterung der L-PBF-Maschinen um weitere Laser, der Erhöhung der Laserleistung und der Vergrößerung der Baukammern ist eines klar geworden: Die Pulvereigenschaften sind unglaublich wichtig und sollten bei der Entwicklung einer AM-Anwendung bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden. Die fertigen Teile werden nur so gut sein wie das Ausgangsmaterial. Dies gilt nicht nur für AM, sondern ist ein wichtiger Grundsatz in der Fertigung.
Die Additive Fertigung hat sich in den letzten Jahren kontinuierlich weiterentwickelt. Welche Innovationen oder technologischen Durchbrüche halten Sie im Bereich der Materialien für besonders wichtig?
Zu den aufregendsten und vielversprechendsten Entwicklungen der letzten Jahre gehören neue AM-spezifische Legierungen, Softwaretools, die DfAM (Design for Additive Manufacturing) einem breiteren Spektrum von Designern und Ingenieuren zugänglich machen, sowie das Aufkommen von Hochleistungslasern, Strahlformung und fortschrittlichen Scanstrategien. All dies hat dazu geführt, dass die Kosten für die Teile gesenkt und die Leistung der Teile erhöht wurden und dass AM in einem breiteren Fertigungskontext an Akzeptanz gewonnen hat.
Aus unserer Sicht sind Innovationen im gesamten AM-Ökosystem ebenso wichtig wie Innovationen bei den AM-Materialien: Kein einzelnes Segment kann isoliert gedeihen. Damit AM weiter wächst und sich im Mainstream durchsetzt, müssen die Herausforderungen ganzheitlich betrachtet und angegangen werden. Wir wissen, dass wir durch die Lösung der werkstoffspezifischen Herausforderungen das Marktpotenzial insgesamt erhöhen können, aber ohne Drucker, die wir füllen, und Anwendungen, die wir drucken können, wird dieses Potenzial ungenutzt bleiben. Unsere Endverbraucher müssen erfolgreich sein, wenn wir langfristig erfolgreich bleiben wollen.
Ein Beispiel dafür, wie diese Innovationen zusammenkommen und zu echten, nachweisbaren Verbesserungen für die Industrie führen, ist die Arbeit, die wir kürzlich mit Aconity3D und Eaton vorgestellt haben.Die Kurzfassung der Geschichte ist, dass wir die Gesamtauftragszeit (nicht nur die „theoretische Schmelzleistung“) um etwa das Fünffache verbessern konnten.Dies erforderte nicht nur Verbesserungen beim Material (in diesem Fall war es unser nicht-explosives AlSi10Mg-Material NExP-1), sondern auch die Nutzung eines neuen 3kW-Lasers von IPG, Aconitys Fachwissen bei der Druckerkonstruktion und -integration, fortschrittliche Scan-Strategien und Software sowie Eatons umfassendes Fachwissen bei der AM-Fertigung auf Produktionsniveau.Es sind die kombinierten Effekte all dieser Innovationen, die AM an den Punkt bringen, an dem es stehen sollte.
Die Weiterentwicklung der Normen und der Prinzipien für die Zulassung von Teilen bleibt für viele Endverbraucher eine ständige Herausforderung. Qualifikationen und Delta-Qualifikationen sind kostspielige und langwierige Prozesse. Es besteht die Hoffnung, dass ausgereifte Normen und neue Ansätze in Verbindung mit neuen Werkzeugen (möglicherweise einschließlich Vorhersagemodellen, In-situ-Überwachung und verbesserter Maschinensteuerung) den Zeit- und Kostenaufwand für neue Qualifizierungen verringern werden.
Erst Corona und nun die hohe Inflation sind große Herausforderungen für die gesamte Branche. Wie wirken sich die verschiedenen Krisen Ihrer Meinung nach auf die Additive Fertigung aus?
Die Pandemie des Corona-Virus hat die Weltwirtschaft erschüttert und viele unserer Lieferketten gefährdet. Damals behaupteten einige Experten, dass dies der Tod des globalen Handels, wie wir ihn kennen, sein könnte. Diese Vorhersagen haben sich zwar nicht bewahrheitet, aber die Hersteller, die AM-Technologien einsetzen, konnten die Vorteile einer flexiblen, lokalen und bedarfsgerechten Produktion aufzeigen. Über Nacht konnten wir beobachten, wie Hersteller ihre gesamte Produktion auf kritische medizinische Güter umstellten, als die Welt sie am dringendsten benötigte. Abgesehen von den wirtschaftlichen Aspekten hat dieser Einsatz zweifellos unzählige Leben gerettet. In einer Welt, die immer unbeständiger, unsicherer, komplexer und mehrdeutiger wird (VUCA), werden AM-Technologien eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Lieferketten der Zukunft spielen. Unternehmen, die in der Lage sind, AM-Strategien schnell zu übernehmen und umzusetzen, bieten sich enorme Chancen.
Die anhaltende Inflation und die steigenden Zinssätze in der westlichen Welt haben die AM-Branche vor große Herausforderungen gestellt. Das Investitionskapital ist teurer und knapper geworden, während der Inflationsdruck die Geschäftskosten für viele erhöht hat. Diese Herausforderungen sind jedoch nicht auf die AM-Branche beschränkt. Alle Unternehmen, insbesondere Hersteller, sind gezwungen, ihre Kapitalstrukturen und strategischen Pläne neu zu bewerten. Dies ist eine weitere enorme Chance für Unternehmen, die Additive Fertigung einsetzen, und für Hersteller, die diese Technologie übernehmen möchten. Obwohl es AM schon seit Jahrzehnten gibt, bleibt es eine bahnbrechende Technologie, die sich noch nicht vollständig durchgesetzt hat. Ressourcenknappheit und schwierige wirtschaftliche Bedingungen haben in der Vergangenheit zu Zeiten großer Innovation geführt.
Während es viele Beispiele für großartige AM-Anwendungen gibt, finden sich nur wenige Beispiele für wirklich innovative AM-zentrierte Geschäftsmodelle. Das vielleicht beste Beispiel, das heute existiert, ist Divergent Technologies in Kalifornien. Divergent hat ein Unternehmen aufgebaut, das sich auf die operativen Vorteile von AM stützt und diese mit generativem Design, vertikaler Integration, Robotermontage und einem skalierbaren Fabrikmodell ergänzt und ist damit in der Lage, mehrere Branchen von der Automobilindustrie bis zur Luft- und Raumfahrt und Verteidigung zu verändern. Diese Branchen haben jahrzehntelang komplexe und hoch integrierte Lieferketten aufgebaut, die nicht in der Lage waren, sich schnell an die sich ändernden Anforderungen einer VUCA-Welt anzupassen.
Sowohl Start-ups als auch alteingesessene Unternehmen haben die Möglichkeit, durch umsichtige, aber mutige Investitionen und Änderungen ihrer Betriebsstrategien Innovationen zu schaffen.
Welche Auswirkungen wird die Additive Fertigung Ihrer Meinung nach in den kommenden Jahren auf verschiedene Branchen und möglicherweise auf die Gesellschaft als Ganzes haben?
In den kommenden Jahren wird die Additive Fertigung neue Wege für die Entwicklung, Herstellung und Lieferung von Produkten in verschiedenen Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt und der kommerziellen Raumfahrt ermöglichen. Die Vorteile der additiven Fertigung, wie z. B. Designfreiheit und -optimierung, kundenspezifische Massenfertigung und größere finanzielle und betriebliche Flexibilität, sind uns heute bekannt. Es liegt an der AM-Industrie, die Hindernisse zu beseitigen, die eine breitere Fertigungsindustrie davon abhalten, AM nahtlos in ihre Arbeitsabläufe zu übernehmen und zu integrieren, so wie sie es mit einer CNC-Maschine oder einer Drehmaschine tun würden.
Die Neuartigkeit der Additiven Fertigung wird hoffentlich nachlassen, und wir werden sehen, dass die Technologien ein Teil des größeren Werkzeugkastens akzeptierter Fertigungstechnologien und -verfahren werden. AM darf keine neue Technologie bleiben, wenn wir wollen, dass sie sich durchsetzt. Es ist zwar unwahrscheinlich, dass sich die Welt so drastisch verändert, dass wir anfangen, alles additiv zu produzieren, aber wir sind vielleicht nicht mehr weit von einer Zukunft entfernt, in der fast jedes Produkt irgendwann einmal mit AM in Berührung gekommen ist.
AM-gestützte Lieferketten könnten zu einem wichtigen Bestandteil der nationalen und unternehmerischen Nachhaltigkeitsstrategien werden. Es bleibt noch einiges zu tun, um die Nachhaltigkeitsvorteile von AM gegenüber anderen Produktionsmethoden zu quantifizieren, aber eine dezentralisierte Fertigung könnte auf Systemebene zu Veränderungen in unserem Netto-Kohlenstoff-Fußabdruck führen. In Ontario, Kanada, beispielsweise ist der Transportsektor der größte kohlenstoffemittierende Sektor der Wirtschaft und für 36 % aller Kohlenstoffemissionen verantwortlich.
Die On-Demand-Produktion von Ersatzteilen oder Kleinserien ist eine weitere Gelegenheit für AM, in den kommenden Jahren seine Stärken zu zeigen und den Status quo in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Schwerindustrie zu verändern. Der geschätzte Umsatz des Autoteilehandels in den USA lag im Jahr 2023 bei über 80 Milliarden US-Dollar. Das größte Unternehmen in diesem Segment, O’Reilly Automotive, betreibt mehr als 6.000 Geschäfte in den Vereinigten Staaten, wobei jedes Geschäft im Durchschnitt mehr als 22.000 SKUs und seine Vertriebszentren mehr als 150.000 einzigartige SKUs auf Lager haben. Im Jahr 2023 hatte O’Reilly einen Lagerumschlag von 1,7x und AutoZone, einer seiner größten Konkurrenten, einen Lagerumschlag von 1,5x. Dies stellt eine enorme Investition dar, die jedes Jahr in den Lagerbestand getätigt werden muss, um das gewünschte Serviceniveau im ganzen Land aufrechtzuerhalten. Die Umstellung einer Lieferkette dieser Größenordnung auf AM wäre ein gewaltiger Aufwand. Alstom, ein Hersteller von Zügen, hat jedoch damit begonnen, genau dies für bestimmte Ersatz- und Kleinserienteile in der Bahnindustrie zu tun.
Die Einführung von AM in der Industrie steckt noch in den Kinderschuhen, doch die potenziellen Möglichkeiten, die damit geschaffen werden können, sind nahezu unbegrenzt. Wie ein AM-Dienstleister mit einer Flotte von Druckern könnten wir so ziemlich alles herstellen, aber wir haben nicht die Ressourcen, um alles auf einmal herzustellen. Es liegt an unseren Anwendern, sich auf die Geschäftsfälle mit dem größten Potenzial zu konzentrieren, und die AM-Branche muss sie auf ihrem Weg gemeinsam unterstützen.
Hier finden Sie weitere Informationen zu Equispheres.
