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KMU erhalten Unterstützung im 3D-Druck

DigiKAM: Digitale Plattform für Additiv-Projekte
Wie KMU den 3D-Druck nutzen können

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Kleine und mittlere Unternehmen nutzen den 3D-Druck selten – dabei könnte AM gerade für sie von Vorteil sein. Die im Projekt DigiKAM entwickelte Plattform könnte dies ändern: Sie vermittelt Partner, die mit Augmented Reality sogar beim Design unter die Arme greifen.

Daniel Eckertz
Projektleiter DigiKAM, Fraunhofer-Institut für
Entwurfstechnik Mechatronik IEM

Der Mittelstand und Additive Manufacturing (AM), auch 3D-Druck genannt, sind eigentlich wie geschaffen füreinander: Einerseits gehört die Produktion von Sonderanwendungen und Einzelanfertigungen zum Alltagsgeschäft vieler kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU), andererseits lassen sich mit AM individuelle Produkte in kleinen Stückzahlen effizient und kostengünstig herstellen.

Die Zurückhaltung des Mittelstandes beim Thema 3D-Druck hat Gründe. Besonders ins Gewicht fällt, dass der Einstieg in diese Technologie alles andere als leicht ist. So reicht es beispielsweise bei der 3D-Fertigung nicht aus, sich die entsprechende Technik anzuschaffen. Allein die Auswahl des für die jeweilige Anwendung richtigen Geräts ist eine Herausforderung, die nur mit entsprechender Sachkenntnis zu lösen ist. Noch komplexer wird es, wenn es um Entwurf und Planung von 3D-Druckerzeugnissen geht. Denn konventionelle Fertigungsprozesse lassen sich nicht einfach eins zu eins in 3D-Druckverfahren übertragen, AM bedarf eigener Entwicklungsarbeit. Und KMU fehlen in der Regel die finanziellen wie personellen Ressourcen, um die Technologie für sich zu nutzen.

Digitales Kooperationsnetzwerk greift unter die Arme

Das vom Bundeministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Technologieprogramms PAiCE geförderte Projekt DigiKAM hat eine Lösung entwickelt, mit deren Hilfe künftig auch kleine und mittlere Unternehmen AM für sich nutzen können. Das zentrale Element dafür ist eine digitale Plattform. Auf ihr finden über einen virtuellen Markplatz AM-Interessierte mit AM-Experten zusammen. Statt aufwändig selbst in Geräte und den Aufbau von Know-how zu investieren, erhalten Unternehmen über die Plattform die Möglichkeit, gezielt für einzelne 3D-Projekte die richtigen Partner zu finden.

Auch KMU ohne Kenntnisse in der additiven Fertigung können auf diese Weise den 3D-Druck für ihre Zwecke nutzen. Der Aufbau von Wissen, wie AM im eigenen Unternehmen sinnvoll einzusetzen ist, gelingt so durch das Anwenden in der Praxis.

Die Plattform bringt zunächst die passenden Partner zueinander. Bereits in der Angebotsphase werden die Anforderungen an die gewünschte Produktentwicklung geklärt. Typische Fragen sind dabei: Soll ein Bauteil neu entwickelt werden oder handelt es sich um ein Redesign? Welche Ziele werden mit der Nutzung von AM verfolgt? Welche Anforderungen werden an die Oberfläche der Bauteile gestellt? Auf Basis der Antworten schlägt die Plattform nun passende AM-Anbieter vor, die sich bereits auf der Plattform mit ihren Expertisen angemeldet haben.

Damit sind die Leistungen aber noch nicht erschöpft. Die DigiKAM-Plattform unterstützt die beiden Parteien auch bei der Zusammenarbeit entlang des gesamten Entwicklungsprozesses von AM-Bauteilen: Sie sorgt für einen sicheren Datenaustausch und ermöglicht zudem, mit der Augmented-Reality-Technologie kontaktlos über die Bauteil-Entwürfe zu kommunizieren.

Kontaktlose Kooperation dank Augmented-Reality (AR)

Im Projekt wurde die Zusammenarbeit zwischen Auftraggeber und Entwickler anhand eines Regal-Bediengeräts erprobt – ein realer Anwendungsfall unter den Projektteilnehmern. Konkret ging es darum, sowohl den Griff als auch die Benutzeroberfläche des Bediengeräts an die jeweiligen Bedürfnisse des Bedieners individuell anzupassen. Dafür wurde zunächst ein Handabdruck erstellt, der die Handhaltung zum Greifen des Geräts definiert. Der Handabdruck wurde mit einem 3D-Scanner digitalisiert, sodass die Konstrukteure die gewünschten Geometrien des Griffs am virtuellen Modell nachbilden können. Die Konstrukteure entwickelten zudem gleich mehrere Varianten der Benutzeroberfläche des Bediengeräts.

Zur weiteren Absprache mit dem Auftraggeber kommen Augmented Reality-Brillen zum Einsatz. Auf ihnen werden die Entwürfe der Konstrukteure als 3D-Modell dargestellt. So kann der Auftraggeber über die Plattform virtuell in der späteren Einsatzumgebung testen, welche Entwurfsvariante am besten passt und welche Verbesserungen und Änderungen möglicherweise noch vorgenommen werden sollten. Bei diesem Test ist der AM-Experte live zugeschaltet, kann Besonderheiten des Regal-Bediengeräts erklären und das Feedback des Kunden direkt in die Entwürfe übernehmen.

Komibination aus AR und 3D-Druck führt zu resilienten Lieferketten

Das Potenzial der im Projekt DigiKAM entwickelten AM-Kooperationsplattform zeigt sich gerade vor dem Hintergrund der Covid19-Pandemie. Die Plattform ermöglicht Kooperationen zwischen Unternehmen auch unter den Bedingungen von Social-Distancing-Geboten. Zum anderen lassen sich Lieferketten durch die Kombination aus 3D-Druck und AR-Kooperationstools flexibler gestalten, Unternehmen werden unabhängiger und damit widerstandsfähiger (resilienter) gegenüber möglichen Krisen und unterbrochenen Lieferketten.

Für einen Haushaltsgeräte-Hesteller wurde bereits ein Pilotprojekt zum 3D-Drucken von Ersatzteilen umgesetzt. Statt Ersatzteile in großer Menge einzukaufen und einzulagern, werden sie nun je nach Bedarf der Servicetechniker gedruckt.

Die Beispiele zeigen, wie der 3D-Druck den Mittelstand unabhängiger und wettbewerbsfähiger macht. Der von Corona ausgelöste Digitalisierungsschub sollte daher auch Additive Manufacturing einschließen. Die in DigiKAM entworfene Plattform hat jedenfalls das Potenzial, für KMU zum One-Stop-Shop in Sachen AM zu werden.

Infos zu DigiKAM: http://hier.pro/LXdHI

Kontakt:

Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM
(Konsortialführer DigiKAM-Projekt)
Zukunftsmeile 1
33102 Paderborn
Tel.: +49 5251 5465–101
www.iem.fraunhofer.de

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