HP Inc. beherrscht weltweit den größten Teil des stark umkämpften Druckermarkts. Im letzten Jahr betrug der Marktanteil über ein Drittel, wie eine Studie der International Data Corporation (IDC) ergab. IDC beobachtet den weltweiten Markt für „Hardcopy Peripherals“ und meldete für HP im vierten Quartal 2016 einen Marktanteil von 36,1 %. Canon lag demnach mit 23,1 % an zweiter Stelle. Forschung und Entwicklung sowie das Design von Druckermodellen der nächsten Generation sind entscheidend für den internationalen Technologieriesen mit 50 Mrd. US-Dollar Jahresumsatz, um diese Position zu halten und auszubauen.
Vor kurzem, so teilt Proto Labs mit, wandte sich ein Team von HP-Ingenieuren und -entwicklern, die an neuen Tintenstrahldruckern und -patronen für Verbraucher und Unternehmen arbeiten, an den Express-Hersteller und -Lieferanten. Man wollte den Designzyklus verkürzen. Proto Labs sei als Anbieter ausgemacht worden, der Teile in einem von und für HP entwickelten Werkstoff fertigen und innerhalb weniger Tage liefern könne.
Herausforderung für die Entwicklung: Schnelle Prototypen aus Originalmaterial
HP verfügt über Standorte auf der ganzen Welt. J. D. Hankins, Ingenieur für die Neuprodukteinführung, gehört zu einem Team für Produktinnovationen in Corvallis, Oregon, USA. Dieses Team ist „Inkjet-fokussiert“, so Hankings, und arbeitet schwerpunktmäßig an Produkten und Teilen, die mit Tinte in Berührung kommen. Daher sei es während der Entwicklungs- und Designphase besonders wichtig, dass die Prototypen aus den gleichen Werkstoffen wie die für den Markt bestimmten Endprodukte bestehen. Und weil ein Design in der Entwicklungsphase gewöhnlich mehrere Iterationen durchläuft, sei die Schnelligkeit der Prototypenherstellung entscheidend.
Dafür suchte Hankins einen Hersteller, der schnell liefern kann und über die technische Expertise verfügt, Teile aus speziellen, vom Kunden bereitgestellten Werkstoffen zu spritzgießen. HP arbeitet mit „exotischen technischen Kunststoffen, die wir zusammen mit unseren Werkstofflieferanten entwickelt haben“, erklärte Hankins. „Diese Werkstoffe verfügen über die für unsere Komponenten erforderliche hohe Wärmeformbeständigkeit“, denn Druckerteile können heiß werden. Zu diesen Materialien gehören kundenspezifische Formulierungen von Thermoplasten wie PET, ein glasfaserverstärktes PETG, ein transparentes PET und weitere Kunststoffe und Mischungen.
Fertigungslösung: Integrieren „exotischer Kunststoffe“ in den Spritzgusszyklus
Die Wahl sei auf Proto Labs gefallen, weil das Unternehmen die Teile schnell und aus den von HP bereitgestellten speziellen Kunststoffen fertigen könne. Erfahrene Anwendungs- und Formentechniker im Haus verstünden den Spritzguss als eine Kunst und Wissenschaft, heißt es bei Proto Labs. Sie arbeiten an der Steuerung der verschiedenen Prozessvariablen, die bei Kunden-Werkstoffen ins Spiel kommen. Zur Bewertung dieser Variablen prüfe das Proto-Labs-Teams verschiedene Unterlagen, darunter das Materialsicherheitsdatenblatt (MSDS) und die technischen Daten zur Formenbearbeitung, damit gewährleistet wird, dass das bereitgestellte Material für die Prozesse von Proto Labs geeignet und für die Mitarbeiter unschädlich ist.
„Dass wir diese Werkstoffe in der Phase der Prototypenschnellfertigung verwenden können, ist für uns enorm wichtig“, erklärte Hankins. „Das ist so ziemlich einzigartig. In der Vergangenheit konnten wir maschinenbearbeitete Teile verwenden, aber das ist nicht das Gleiche, das Finish ist nicht immer gleich.“ Weiter fügte er hinzu: „Für uns bei HP war es eine große Erleichterung, dass wir Teile aus den Werkstoffen, die wir für die Endfertigung verwenden werden, so schnell erhalten können.“
Für HP wurden schon verschiedene Teile wie Rahmenkomponenten produziert, aber weil sich die Druckermodelle noch in der Entwicklungsphase befinden, sind noch Designänderungen zu erwarten. Modelle der nächsten Generation werden unter Verschluss gehalten.
HP verkürzte Designzyklus von sechs bis acht Wochen auf 15 Tage
Die Zusammenarbeit mit Proto Labs sei reibungslos verlaufen, so Hankins. Der Prozess begann mit dem Hochladen einer CAD-Datei auf das Angebotssystem von Proto Labs, um Preisinformationen und Feedback zum Design zu erhalten. „Dass man alles online abwickeln kann und dann innerhalb von Stunden ein Angebot bekommt, ist einfach beispiellos“, meinte Hankins. „Gewöhnlich haben wir Mühe, von Standard-Spritzgussanbietern innerhalb von drei bis fünf Tagen ein Angebot zu erhalten.“ Der Rapid-Prototyping-Service von Proto Labs hingegen habe dazu beigetragen, den Designzyklus bei HP von den üblichen sechs bis acht Wochen auf 15 Tage oder weniger zu reduzieren. „Für uns bei HP war es eine große Erleichterung, dass wir Teile aus den Werkstoffen, die wir für die Serienfertigung verwenden werden, so schnell erhalten können.“
Auch die DFM-Analyse sei wertvoll gewesen. „Die Berücksichtigung des Formflusses und der Positionen von Ausrückstift und Angusskanal mit all dem üblichen Hin und Her sowie weiterer in der Entwicklungsphase zu erwartender Änderungen war für den Prozess außerordentlich nützlich“, erklärte Hankins. Insbesondere deshalb, fuhr er fort, weil HP inzwischen allein in diesem Projekt Teile für fast 20 unterschiedliche Entwürfe, einige davon mit mehreren Iterationen, bei Proto Labs produziert habe.
Resultat: Entwicklungszeit drastisch verkürzt
Hankins erklärte, alle Teile seien pünktlich geliefert worden, die Kommunikation mit den Anwendungstechnikern und anderen Mitarbeitern von Proto Labs sei „superb“ gewesen, und alle Teile hätten erwartungsgemäß funktioniert. Aber der wichtigste Vorteil war für ihn die Fertigungsgeschwindigkeit: „Proto Labs verkürzt unsere Entwicklungszyklen und reduziert ihren zeitlichen Rahmen.“ Normalerweise, erklärte er, müssten für den Bau einer Spritzgussform sechs bis acht Wochen oder sogar noch mehr veranschlagt werden, und dann noch weitere zwei für ihre Entwicklung und Bearbeitung. Im Gegensatz dazu habe Proto Labs die erforderliche Zeit auf „zwei Wochen oder weniger“ reduziert.
Einstweilen befänden sich die für HP gefertigten Prototypen „strikt in der Entwicklungsphase“, erklärte Hankins, und seien Teil eines längeren Produktentwicklungszyklus, der zwei Jahre oder länger dauern könne. Hankins erwartet, dass Proto Labs auch künftig eine wichtige Rolle als Lieferant spielen werde, während sein Team am „Testen von Druckern, Testen von Patronen und Testen von Ideen“ arbeite. (os)
