Case Study

Additive Manufacturing von Zerspanungswerkzeugen

Machbarkeitsstudie eines alternativen Herstellverfahrens für Bi-Metall Sägebänder

Kunde

Walzwerk mit ca. 400 Mitarbeitenden, Teil eines Großkonzerns

Zeitraum

2019 – 2022

Unsere Leistungen

Projektumsetzung
Projektmanagement
Business-Development
Business-Case
Innovationsmanagement

Das Ziel

In einem Walzwerk stellt die Herstellung von Trägerbändern für Bi- und Hartmetallsägebänder eines der Hauptprodukte dar. Der entscheidende Schritt in der Wertschöpfungskette – die Bestückung der Trägerbänder mit dem Schneidwerkstoff – fand bislang außerhalb des Unternehmens statt, sodass das Unternehmen an diesem wertschöpfenden Prozess nicht partizipierte.

Vor diesem Hintergrund bestand der strategische Wunsch nach einer Vorwärtsintegration der Wertschöpfungskette durch ein innovatives Herstellverfahren für Sägebänder. Zu diesem Zweck wurde eine Machbarkeitsstudie zur additiven Fertigung von Sägebändern durchgeführt, in deren Rahmen verschiedene alternative Fertigungswege untersucht und getestet wurden.

Ziel der Studie war es, unterschiedliche Herstellungskonzepte systematisch auszuarbeiten, deren jeweilige Vor- und Nachteile zu bewerten und eine fundierte Entscheidungsgrundlage für eine mögliche Investition zu schaffen.

Folgende Schritte wurden im Projekt umgesetzt:

Ausarbeitung alternativer Fertigungskonzepte

Durchführung von Fertigungsversuchen

Bewertung der Ergebnisse und Selektion einer Fertigungstechnologie

Herstellung von Sägebändern und Durchführung von Sägetests

Anlagen und Investitionsplanung

Erstellung eines Business-Case und Aufbereitung der Ergebnisse zur Entscheidung

Die größte Herausforderung des Projekts bestand im Umgang mit einer hohen technologischen Unsicherheit innerhalb eines Umfelds langjährig etablierter Fertigungsprozesse.

Im Rahmen der Untersuchung wurden drei unterschiedliche Fertigungskonzepte entwickelt und erprobt. Dabei wurde das Laserpulverauftragsschweißen als Technologie mit dem größten Potenzial für die Herstellung von Bi-Metallsägebändern identifiziert. Dieser Fertigungsweg wurde daraufhin konsequent weiterverfolgt, technisch optimiert und kaufmännisch bewertet.

Das Ergebnis

Das Laser-Pulver-Auftragsschweißen wurde als vielversprechendste Technologie identifiziert. Erste Schweißversuche führten zur Herstellung von Sägebändern, die erfolgreich im eigenen Sägezentrum getestet wurden. Damit konnte die grundsätzliche Machbarkeit des additiven Fertigungsverfahrens bestätigt werden.

In Zusammenarbeit mit etablierten Anlagenherstellern wurde ein Konzept für eine Fertigungsroute mittels Laser-Pulver-Auftragsschweißen entwickelt und die Investitionskosten ermittelt.

Abschließend wurde ein Business-Case für verschiedene Produkte erstellt. Unter der Annahme einer voll ausgelasteten Produktionslinie war die Wirtschaftlichkeit bereits mit der damals verfügbaren Lasertechnologie gegeben. Eine Weiterentwicklung der Lasertechnologie, insbesondere zu höheren Laservorschüben, würde den Business-Case deutlich verbessern.

Die größte Unsicherheit bei der Umsetzung liegt in der Leistungsfähigkeit der additiv hergestellten Schneidwerkstoffe. Daher muss die Werkstoffentwicklung sowie das mögliche Leistungspotenzial additiv hergestellter Schneidwerkstoffe in einem Folgeprojekt weiter evaluiert werden.