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Jun 09, 2023

Von iFactory3D in Auftrag gegebene Bachelorarbeit bestätigt die Finanzierbarkeit von 3D-Banddruckern im Vergleich zu kartesischen 3D-Druckern

Das deutsche Start-up iFactory3D hat eine Bachelorarbeit zum Thema „Wirtschaftlichkeit und Anwendbarkeit von 3D-Banddruckern für die Serienproduktion in produzierenden Unternehmen“ in Auftrag gegeben und betreut. Im August

Das deutsche Start-up iFactory3D hat eine Bachelorarbeit zum Thema „Wirtschaftlichkeit und Anwendbarkeit von 3D-Banddruckern für die Serienproduktion in produzierenden Unternehmen“ in Auftrag gegeben und betreut.

Im August 2022 wurde die Arbeit an den Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen WIM der Hochschule Düsseldorf weitergeleitet. Die Arbeit untersucht die wirtschaftliche Rentabilität und Rentabilität von 3D-Banddruckern im Vergleich zu herkömmlichen kartesischen FFF/FDM-3D-Druckern. Zur Ermittlung des Maschinenstundensatzes wurde eine Wirtschaftlichkeitsberechnung anhand von fünf einzuarbeitenden Beispielkomponenten (Motorwinkel, Gehäuse, Kabelkanal, Ring und Einlegesohle) durchgeführt.

„Aufgrund der damit verbundenen Automatisierung kann ein 3D-Banddrucker die Herstellungskosten deutlich senken und mit der Spritzgusstechnologie konkurrieren.“ Für KMU und Einzelunternehmer lohnt sich also der Einsatz der 3D-Drucktechnologie in der Serienproduktion. „iFactory3D bringt automatisierte Serienproduktion in die additive Fertigung“, sagte Artur Steffen, CEO von iFactory3D.

Welche Ergebnisse wurden aus der Arbeit gewonnen?

In der Arbeit wurde festgestellt, dass die variablen Kosten für den 3D-Banddrucker (iFactory3D One Pro) im Vergleich zu einem Standard-FDM/FFF-3D-Drucker (Ultimaker S3/S5) in allen Fällen günstiger waren. Alle fünf Musterbauteile können durch den Einsatz eines 3D-Banddruckers zu einem günstigeren Stückpreis entwickelt werden. Aufgrund des Druckwinkels von 45° erfordert der 3D-Banddruck nur minimales Material und komplexe Strukturen können ohne Stützstrukturen gedruckt werden. Ein weiterer Vorteil des 3D-Banddruckers ist die uneingeschränkte Länge des Bauraums. Während zum Drucken der Komponenten zwei kartesische Modelle erforderlich waren, war der 3D-Banddrucker in der Lage, alle ausgewählten Komponentenabmessungen zu verarbeiten und Teile ohne Unterbrechung in einem Stück zu produzieren. Da der 3D-Banddrucker wochenlang arbeiten und kontinuierlich produzieren kann, werden zusätzliche Personalkosten und lange Wartezeiten reduziert, heißt es in der These.

Die hohe Einsparung pro Bauteil bei einem größeren Teil wie dem Kabelkanal ist darauf zurückzuführen, dass im Gegensatz zum S3 oder gar dem größeren S5 von Ultimaker mit dem One Pro die benötigten 1,50 m durchgehend am Stück gedruckt werden konnten. Da anstelle eines starren und damit begrenzten Druckbetts ein Förderband verwendet wird, gibt es keine Einschränkung der Abmessungen in der z-Achse. Der Kabelkanal hingegen wurde für den S3-Montageraum in acht Teile geteilt und musste in zwei Druckdurchgängen gedruckt werden, da jeweils nur vier Teile den Druckbereich aufnehmen können. Dadurch benötigt der S3 66 % länger zum Drucken. Durch die erforderliche Wiederaufnahme des Druckprozesses verteuern sich die Produktionskosten um Arbeitsstunden. Insgesamt sind die Stückkosten für das größere Stück, das auf dem S3 gedruckt wird, etwa 3,5-mal so hoch wie die Kosten für den One Pro 3D-Banddrucker.

Bei der Erzeugung größerer Mengen kleiner gedruckter Bauteile auf einem kartesischen Drucker, wie z. B. einem Ring (Abstandshalter) oder einem Motorwinkel, müssen die Objekte nach 30 bzw. 50 gedruckten Teilen manuell von der Bauplattform entfernt werden, wenn die Bauplatte ihre volle Kapazität erreicht hat . Beim ständig laufenden 3D-Banddrucker entfällt dieser Schritt, was Personalkosten spart. Aufgrund der variablen Kosteneinsparungen erreicht der One Pro immer ein Niveau, bei dem die Gesamtproduktionskosten niedriger sind. Die gesamten Fixkosten waren beim Ultimaker S3 um etwa 9 % niedriger, was den geringen Preisunterschied bei den Anschaffungskosten abdeckt. Aufgrund der geringeren Betriebskosten – sowohl für Mitarbeiter als auch für Strom – und des geringeren Materialverbrauchs amortisiert sich der Einsatz eines Banddruckers jedoch je nach Komponente früher oder später, heißt es in der Studie.

Technische Informationen und Kostendifferenzierung zwischen den eingesetzten 3D-Druckern

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Funktionsbild zeigt iFactory3D One Pro 3D-Drucker. Bild über iFactory3D.

Mit einem Hintergrund im Journalismus hat Ada ein großes Interesse an Grenztechnologien und deren Anwendung in der ganzen Welt. Ada berichtet über Aspekte des 3D-Drucks, die von der Luft- und Raumfahrt über die Automobilindustrie bis hin zu Medizin und Zahnmedizin reichen.