3D-Druck hält auf der RAPID + TCT 2023 Einzug in die nordamerikanische Belegschaft

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Als Nordamerikas führende Fachmesse für 3D-Druck bietet die RAPID + TCT einen einzigartigen Einblick in die Entwicklung der additiven Fertigungsindustrie (AM) auf dem Kontinent. Die diesjährige Veranstaltung zeigte die neueste Entwicklungsstufe der Branche: die Integration in das Ökosystem der industriellen Produktion. Die Technologie wird nicht mehr als Prototyping-Werkzeug eingesetzt und ist auch kein Einsteiger-Lehrling für Vorrichtungen und Vorrichtungen. AM hält Einzug in die Fertigungsarbeitswelt, um Endkomponenten herzustellen.

Dies wurde unter anderem durch die Vorträge auf der Veranstaltung belegt. Bei Vorträgen wie „Regulatorische Überlegungen zum 3D-Druck in Krankenhäusern“ ging es nicht nur darum, 3D-gedruckte Artikel zu qualifizieren und die Technologie zu testen. Stattdessen waren sie nuancierter. Dr. Jonathan Morris, Neurologe an der Mayo Clinic, wies beispielsweise darauf hin, dass die Branche inzwischen aktiv mit der US-amerikanischen Food and Drug Administration zusammenarbeitet, um sicherzustellen, dass AM zunehmend in die Gesundheitsversorgung integriert wird Pflege.

„Ich könnte sagen, dass wir für unsere Einrichtung, die meiner Meinung nach eine große Point-of-Care-Produktionsanlage ist, Schritt für Schritt, Hand in Hand mit der FDA-Gemeinschaft, auf dieses Ziel hingearbeitet haben. Es kommt also kein Schock, der sagt: ‚Hey, hör auf damit‘“, sagte Morris. „Die Zusammenarbeit mit der FDA war fantastisch, weil sie auch die Bedürfnisse des Patienten und das damit verbundene Risiko für den Patienten erkennt und versucht, ein Gleichgewicht zu finden“, sagte er. „Ich denke, dass es sich um die nächste Entwicklung handelt, und ich hoffe, dass die Ärzte mit am Tisch waren und vielleicht etwas davon mitgeholfen haben, sodass wir zu einer gemeinsamen Einigung kommen können.“

Während es bei früheren Veranstaltungen darum ging, die Teilnehmer davon zu überzeugen, dass AM bereit ist, Endteile herzustellen, ging es bei „A Disruption of the Industrial Base“ um den 3D-Druck ganzer fugenloser Panzerrümpfe. Generalmajor Darren Werner war nicht im Publikum und fragte, wie man beweisen könne, dass der 3D-Druck für kritische Komponenten eingesetzt werden könne. Tatsächlich leitete er die Diskussion für ein Projekt, das er initiiert hatte, als er MELD-CEO Nancy Hardwick aufsuchte, um zu sehen, ob ihr Friction Stir Additive Manufacturing zur Herstellung von Tankrümpfen eingesetzt werden könnte.

„Die additive Fertigung wird die Print-on-Demand-Erstellung von Werkzeugen und Vorrichtungen ermöglichen, um eine schnelle und effiziente Aufrüstung oder die Schaffung völlig neuer Produktionsanlagen zu ermöglichen. Als Teil dieser neuen Plattform können wir damit beginnen, viel größere Schmiede- oder Gussteile in Auftrag zu geben.“ um einige der Lieferkettenprobleme zu lindern, mit denen sie oft zu kämpfen haben“, sagte Werner. „Ihre Produktionsgröße wird kein Hindernis mehr sein, und die Schaffung komplexerer Geometrien als je zuvor im herkömmlichen Guss- oder Schmiedeverfahren wird es uns ermöglichen, die Teile im weiteren Verlauf zu verbessern und zu optimieren.“

Möglicherweise war es der aktuelle Stand der Technik, der dazu geführt hat, dass zwei große AM-Akteure bei der diesjährigen Veranstaltung ausfielen. Carbon und Desktop Metal verzichteten auf die Teilnahme an der RAPID + TCT. Auch wenn es möglich ist, dass sie ihre Produkte lieber auf Messen ausstellen würden, die sich der industriellen Fertigung widmen, statt auf Messen, deren Wurzeln im Rapid Prototyping liegen, ist es wahrscheinlicher, dass die beiden Unternehmen in finanziell unsicheren Zeiten ihre Ausgaben senken, angesichts der Kostensparmaßnahmen Carbon und Desktop Metal nahm letztes Jahr ein.

Ein R2D2-Modell, 3D-gedruckt mit MELD-Technologie.

Dadurch konnten sich kleinere, schnell wachsende Unternehmen wie MELD und Foundry Lab von der Masse abheben. Diese beiden hatten die aufregendsten Technologien des Jahres. Das Rührreibschweißen von MELD nutzt kinetische Energie, um billiges Rohmetall dazu zu zwingen, sich fast wie eine Paste zu verhalten, wobei das Material dann mit unglaublicher Geschwindigkeit massive Teile aufbaut. Es gibt wirklich keine vergleichbare Technologie für große Metallteile, da langsamere, konkurrierende Prozesse zur gezielten Energieabscheidung kostspieliger und ätzender sind.

3DPOD Folge 147: Solid State Metal 3D-Druck mit Tim Bell, COO von MELD

„Ich kann mir vorstellen, dass einige von Ihnen sich fragen: ‚Warum eine Maschine entwickeln, die einen fugenlosen Rumpf herstellen kann? Was sind die unmittelbaren Vorteile dieser Technologie?‘“, erklärte Generalmajor Werner dem Publikum auf der Hauptbühne. „Nachdem wir uns mit diesem Problem befasst hatten, kam unser Team zu dem Schluss, dass es unmittelbare Leistungsvorteile gibt, die letztendlich die Umstellung von Kampffahrzeugen auf ein einteiliges System erfordern, insbesondere im Hinblick auf Überlebensfähigkeit und Gewichtseinsparungen. Leider sind die Kosten aufgrund der herkömmlichen Herstellung unerschwinglich.“

3DPOD Folge 140: Digitaler Metallguss mit David Moodie, CEO von Foundry Lab

Foundry Lab widmet sich kleineren Metallkomponenten mit einer sehr innovativen Herangehensweise an die indirekte Teileproduktion. Die Technik beginnt mit einem eigens entwickelten Binder-Jet-System zur Herstellung von Sandformen, in die ein Metallbarren zum Gießen in einem speziellen Mikrowellenofen einfach eingelegt werden kann. Während Markforged und Desktop Metal einst Mikrowellen-Sintertechnologie versprachen, hat Foundry Lab sie tatsächlich geliefert. Bei dieser Technik werden jedoch keine Metallspritzgusspulver verwendet, sondern Standardmetallbarren mit echten Gussteilen. Die Materialeigenschaften entsprechen wiederum den Erwartungen eines Herstellers an einen Gießereilieferanten. Mit Standorten in Neuseeland und Kalifornien ist das Startup in der Lage, das Casting sofort wieder an Land zu holen.

Re-Shoring und Widerstandsfähigkeit der Lieferkette waren gemeinsame Themen der Veranstaltung und demonstrierten die Integration von AM in die Produktion für eine neue Ära der fortschrittlichen lokalen(r) Fertigung. Aus diesem Grund bedeutete die Expansion für viele Unternehmen nicht nur die Eröffnung eines Vertriebsbüros im Ausland, sondern auch einer Produktionsstätte. Dies war bei DMG Mori und Visitech der Fall, die beide Geräte in den USA bauen werden. Für DMG Mori bedeutet dies, dass sie den neuen SLM 30 mit Advanced Beam Control am Standort in Davis, Kalifornien, produzieren werden. Für Visitech wird Adam Kunzman eine Fabrik außerhalb von Dallas, Texas, in der Nähe des Hauptlieferanten Texas Instruments leiten. Wir werden die letztere Geschichte in einem separaten Artikel ausführlicher besprechen.

Unterdessen waren eine Reihe chinesischer Hersteller auf der RAPID + TCT vertreten, die beide den Bedarf westlicher Unternehmen erkannten, lokal mit digitalen Technologien zu produzieren und über die Grenzen des heimischen Marktes hinaus zu wachsen. Dazu gehörten Farsoon und EPlus, wohl die ersten und zweiten Hersteller von Metall-Laser-Pulverbettschmelzmaschinen (LPBF), die außerhalb Chinas verkauft wurden, sowie Bright Laser Technologies, HBD und Avimetal, die erst vor kurzem mit der Expansion außerhalb des Landes begonnen haben . Sie alle stellen unterschiedliche Strategien und Stärken vor, die in einem separaten Artikel behandelt werden.

Da sich China nicht mehr mit der Herstellung westlicher Kleinigkeiten zufrieden gibt, wachsen die fortschrittlichen Technologien des Landes rasant, sodass Unternehmen wie EOS, SLM Solutions/Nikon, GE und sogar Velo3D in ihren Stiefeln zittern sollten. Das Einzige, was sie möglicherweise zurückhält, sind die ITAR und andere Vorschriften in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und medizinische Produktion, die für chinesische Unternehmen aus geopolitischen Gründen möglicherweise nicht so einfach einzuhalten sind.

Da alle diese Unternehmen im Wettbewerb stehen, ermöglichen sie nicht nur ein Re-Shoring, sondern auch eine Redundanz in der Lieferkette. So wie DMG Mori Produktionsstandorte in Europa, Asien und Nordamerika haben wird, ist es nicht ausgeschlossen, dass Farsoon bei genügend Kunden mit dem Bau von PBF-Maschinen in den USA beginnen könnte. Auf diese Weise werden nicht nur AM-Anwender sein Sie können die Technologie als Versicherung gegen Unterbrechungen der Lieferkette nutzen, verfügen aber auch über Redundanz für ihre eigene AM-Ausrüstung.

Alles, was für ein solches Ergebnis erforderlich ist, ist, dass die Technologie eine breite Akzeptanz findet. Alle Anzeichen deuten darauf hin, dass dies der Fall sein wird, da AM keinen gewöhnlichen Plan für organisches Wachstum durchläuft. Es wird von den nationalen Regierungen gefördert. Dies wurde nicht nur durch Präsentationen von Generalmajor Darren Werner und Omar Mireles von der NASA deutlich, wo 3D-Druck in verschiedenen Programmen implementiert wird, sondern auch durch Michael Aller, Direktor für Lieferantenentwicklung bei der Florida-Tochtergesellschaft von NIST, Florida Makes. In seinem Vortrag „Supporting Supply Chain Resilience in Advanced Manufacturing: NIST Manufacturing Extension Partnership Supplier Services“ erörterte Aller die unzähligen Möglichkeiten, wie die Bundesregierung AM explizit fördert.

Durch sein Netzwerk aus 51 Manufacturing Extension Partnership (MEP)-Zentren in allen 50 Bundesstaaten und Puerto Rico ist NIST in der Lage, Hersteller mit einer Vielzahl von Methoden zu unterstützen. Dazu gehören Beschaffungs- und Supply-Chain-Risikomanagementlösungen – wie Ressourcen, Schulungen, Networking, Bewertungen, Zertifizierungen und maßgeschneiderte Engagements – sowie Lieferanten-Scouting, wie es durch gesetzgeberische und exekutive Maßnahmen wie Buy America, Bipartisan Infrastructure Law und CHIPS ermöglicht wird und Science Act, Inflation Reduction Act. NIST beherbergt auch den Connex Marketplace, der ein bisschen wie ein bundesstaatliches Xometry ist, das Lieferanten und Käufer (und noch mehr) verbindet.

Die Entwicklung des Lieferanten-Scoutings hat sich seit dem American Recovery and Reinvestment Act im Jahr 2009 stetig weiterentwickelt, wobei neuere Entwicklungen wie die „America's Supply Chains“ Executive Order 14017 sie noch schneller vorantreiben. Die Leistungsfähigkeit des MEP-Netzwerks wurde nach dem Hurrikan Ian, der Florida im September 2022 heimsuchte, eindrucksvoll unter Beweis gestellt. Als die Behörden Floridas Feldlazarette für die medizinische Notfallversorgung einrichten und ausrüsten mussten, beauftragten sie Florida Makes mit der Lieferung von Defibrillatoren und entsprechendem Zubehör. Anschließend kontaktierte die Organisation das ME National Network und den Connex Marketplace und fand Zoll Medical Corporation, einen Defibrillatorhersteller in Massachusetts, der die Artikel innerhalb von 48 Stunden liefern konnte, also weniger als drei Tage nach dem Sturm.

Darüber hinaus erörterte Aller, wie die jüngsten Gesetzesänderungen dem NIST einen enormen Aufschwung verliehen haben. Beispielsweise werden im Rahmen des CHIPS and Science Act in den nächsten zwei Jahren über 20 Millionen US-Dollar in das MEP-Netzwerk investiert. Dies bedeutet, dass AM-Lieferanten sich in den Connex Marketplace einbinden können und so mit Kunden auf der Plattform in Kontakt treten können. Dazu können sie sich mit ihrem lokalen MEP Center verbinden.

Es ist interessant festzustellen, dass Aller einen Notfall im Zusammenhang mit einem Hurrikan als Beispiel verwendet hat, um die Wirksamkeit des Netzwerks hervorzuheben, denn während die nächste Lieferkettenkrise möglicherweise mit Krieg oder einer Pandemie zusammenhängt, besteht kein Zweifel daran, dass extreme Wetterereignisse durch die globale Erwärmung verursacht werden wird sich auch auf die künftige Warenlieferung auswirken. Da Mittel in die Widerstandsfähigkeit der Lieferkette und die Dekarbonisierung fließen, dürften AM und andere digitale Fertigungswerkzeuge die Hauptnutznießer dieser Mittel sein. Dies wiederum

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