Schneller zur Form

CAD CAM

3D-Druck – Unilever verwendet Verfahren zur additiven Fertigung von Stratasys, um das Produktdesign zu verbessern und nicht mehr auf die teure traditionelle Werkzeugherstellung aus der Produktion angewiesen zu sein.

04. Juni 2016

Der Weltmarkt von heute fordert Markenhersteller an vielen Fronten. Produkte, deren Gestaltung über Jahre hinweg unverändert blieb, werden nun ständig überarbeitet. Die stete Weiterentwicklung des Produktdesigns kostet die Unternehmen durch den Umfang der damit verbundenen Abläufe viel Zeit und Geld. Die italienische Abteilung des globalen Großkonzerns Unilever hat in additive Fertigungstechnologien von Stratasys investiert, um die Herstellung seiner Spritzguss-, Blasform- und Thermoforming-Formwerkzeuge für die Prototypen- und Komponentenentwicklung zu beschleunigen und auf traditionelle Verfahren verzichten zu können.

Unilever vereint in seinen vier Sparten mehr als 400 Marken und sieht sich gefordert, die Wettbewerbsfähigkeit der Marken zu wahren, ständig wechselnde Produktstandards einzuhalten und sich von anderen Produkten abheben zu müssen. Die Entwicklung und Verfeinerung der Produkte aus den Sparten häusliche und persönliche Pflege, Nahrungsmittel und Erfrischungsgetränke fällt zum Teil unter die Verantwortung des Unilever-Standorts Caselpusterlengo in der Lombardei.

»Wir konnten uns nicht länger nur auf Bilder und 3D-Dateien verlassen und haben uns daher für Rapid Prototyping entschieden, um die Zeit zur Produkteinführung zu verkürzen«, erklärt Stefano Cademartiri, Forschung & Entwicklung, CAP und Prototyping Specialist bei Unilever. »Die Zukunftsvision für unsere CAD-Entwicklung war die Investition in einen benutzerfreundlichen 3D-Drucker, mit dem sich schnell Konzept-Prototypen aus hitzebeständigen ABS-Materialien herstellen lassen.«

Wichtiger Standort für 3D-Druck

Durch die Investition in ein Objet500 Connex 3D-System der Production-Serie1 von Stratasys konnte Caselpusterlengo von einem »Nebenstandort« des Hauptdesignzentrums in Port Sunlight, Großbritannien, zu einem wichtigen Akteur in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Unilever aufsteigen.

»Dank der Verwendung von 3D-gedruckten Formwerkzeugen sind wir nun in der Lage, Teile für funktionelle Prüfungen und Verbrauchertests aus dem Material des Endprodukts zu produzieren«, sagt Cademartiri. »Zuvor dauerte die Herstellung eines Prototyps mit herkömmlichen Werkzeugherstellungsverfahren mehrere Wochen. Das hat nicht nur längere Vorlaufzeiten, sondern auch erhöhte Kosten für wiederholte Anläufe verursacht. 3D-Druck gibt uns nun die Freiheit, Überarbeitungen des Formwerkzeugs in wenigen Stunden zu realisieren. Wir können Prototypen aus dem endgültigen Material, wie beispielsweise Polypropylen, sehr viel schneller als zuvor produzieren – oft sogar noch am selben Tag.«

Unilever verwendet das Objet500 Connex 3D-Produktionssystem von Stratasys für die Produktion von Spritzguss- und Blasformwerkzeugen in der Komponentenentwicklung in allen Divisionen auf den regionalen und globalen Märkten.

Cademartiri und sein Team fertigen Spritzgussformwerkzeuge im 3D-Druck aus Digital ABS. Das Material ist äußerst hitzebeständig und robust. Das Unternehmen hat die Materialien Digital ABS und das feste Vero White Plus in superdünnen Schichten von 16?Mikrometern getestet, um die Möglichkeiten des 3D-Druckers auszuloten. »Mit diesem Verfahren erreichen wir die hohen Qualitätsansprüche für traditionell hergestellte Prototypen und können gleichzeitig die hohen Temperaturen und Drücke der Spritzgussmaschine beibehalten.«

Schneller und günstiger produzieren

Formwerkzeuge, die mit der Polyjet 3D-Drucktechnologie von Stratasys produziert wurden, erfüllen nicht nur diese Anforderungen, sie sollen darüber hinaus eine erheblich schnellere Produktion bei nur 20?Prozent der Kosten ermöglichen. Die Kosten eines Formwerkzeugs aus Metall betragen 4.000 bis 5.000 Euro und die Fertigung der Formwerkzeuge mit dem Objet500 Connex 3D nur 800 bis 1.000 Euro. Im Vergleich zu herkömmlichen Modellierungsverfahren liefert das Produktionssystem bei Unilever Entwurfsüberarbeitungen um die Hälfte schneller und reduziert damit die Zeit der Entwicklungsphase um 40 Prozent.

Unilever fertigt die Prototypen seiner Marken wie Domestos, Comfort oder Metadent mit Stratasys 3D-Druckern. »Formwerkzeuge für Produkte wie Flaschendeckel, Schraubverschlüsse und WC-Steine für funktionelle Prüfungen und Verbrauchertests werden in Serien von etwa 50 Einheiten produziert«, sagt Stefano Cademartiri.

Hochwertige Kunststoffe einsetzen

Als weiteres System für die Herstellung von Spritzgussformwerkzeugen nutzt Unilever ein FDM-basiertes Fortus 360mc 3D-Produktionssystem von Stratasys. Grundlage für die Fertigung mit diesem System sind die hochwertigen Kunststoffe ABS-M30 und Polycarbonat.

»Die Materialien sind äußerst robust und flexibel. Mit ihnen können wir Thermoforming-Prototypen aus dem endgültigen Material für Prüfungs- und Bewertungszwecke entwickeln,« erklärt Cademartiri. »Bisher haben wir die Aufträge für die erforderlichen, aus Holz handgefertigten Thermoforming-Werkzeuge an Zulieferbetriebe vergeben, da sie für uns mit zu hohem Arbeitsaufwand und langen Vorlaufzeiten verbunden waren. Seit wir jedoch diese Werkzeuge selbst im 3D-Druck produzieren, konnten wir die Vorlaufzeiten in der Konzeptphase um 35 Prozent verkürzen.«

Er resümiert deshalb positiv: »Die Technologie hat unseren gesamten Produktionsablauf schlanker gemacht. Wir können Entwürfe schneller überprüfen und ungeeignete Teile aussondern, bevor wir die mit erheblichen Investitionen verbundene Massenproduktion einleiten.« 

Auf einen Blick

Stratasys

- Seit mehr als 25 Jahren ist Stratasys einer der Branchenführer für 3D-Druck und Additive Fertigung. Das Unternehmen mit Hauptsitzen in Minneapolis (USA) und Rehovot (Israel) sowie dem europäischen Standort in Rheinmünster bietet die nötige Technologie, um Design- und Produktionsparadigmen neu zu definieren.

- Mit seinen Lösungen ermöglicht Stratasys Designfreiheit und Produktionsflexibilität – dies führt zu schnelleren Markteinführungen und niedrigeren Entwicklungskosten bei gleichzeitig verbesserter Konstruktion und Kommunikation.

- Angebot: 3D-Drucker für Prototyping und Fertigung, 3D-Druckmaterialien, strategische Beratung und Dienstleistungen sowie die Communitys Thingiverse und GrabCAD mit mehr als fünf Millionen kostenlosen 3D-Modellen.

Erschienen in Ausgabe: 05/2016