Mit digitalen Ersatzteilen
Ausfallrisiken beherrschen

In fast allen Branchen steigt das Risiko, dass wichtige Ersatzteile kurzfristig nicht verfügbar sind. Mithilfe eines additiven Obsoleszenzmanagements lassen sich solche Ausfallrisiken beherrschen. Zugleich eröffnet es mehr Spielraum für Innovationen und Chancen für neue Geschäfte.

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In der Verpackungslinie eines FMCG-Unternehmens (Fast Moving Consumer Goods) kam es immer wieder zu Stillständen, weil besonders beanspruchte Teile mehrmals im Jahr ausgetauscht und im Zuge des Ausfalls aufgetretene Kollateralschäden beseitigt werden mussten. Zudem war die kurzfristige Ersatzteilverfügbarkeit schwierig zu gewährleisten.

Daher wurde die Frage an Kegelmann Technik herangetragen, die prekäre Ersatzteilsituation durch den Einsatz additiver Fertigung zu verbessern. Die Lösung bestand darin, das Bauteil aus Kunststoff statt aus Metall zu fertigen. Außerdem wurde durch eine bio­nische Rekonstruktion das Bauteil an den bekannten Bruchstellen verstärkt. Die Lieferzeit reduzierte sich auf 48 Stunden.

Der Druck nimmt zu

Beim Obsoleszenzmanagement geht es um die Beherrschung von Ausfallrisiken und die Abwehr von Schäden, die aus der Nichtverfügbarkeit von Material, Komponenten, Produkten, Prozessen und Wissen resultieren. Obsoleszenzmanagement selbst ist nicht neu. Im Bereich der Luftfahrt, bei Schienenfahrzeugen, Kraftwerken und in der Rüstungsindustrie wird es bereits seit vielen Jahren angewandt. Neu ist jedoch der zunehmende wirtschaftliche, technische und gesellschaftliche Druck, die Nutzungsdauer von Bestands­anlagen zu verlängern oder die Leistungsfähigkeit von Maschinen zu erhöhen.

Immer kürzere Innovationszyklen führen zu kleineren Serien und zu mehr Varianten. Gleichzeitig gibt es einen Trend zu einer Wegwerf-„Kultur“, weil die Reparatur eines defekten Geräts teurer ist als ein Neugerät. Der globale Einkauf von Komponenten und Baugruppen summiert die Risiken der Nichtverfügbarkeit der Einzelteile und erhöht den Preisdruck auf die Zulieferer, sodass Verfügbarkeit nicht mehr einkalkuliert wird. Zulieferer und ihre Produkte verschwinden immer schneller vom Markt. Sie werden aufgekauft oder fusionieren. Auch werden die Lebenszyklen der Investitionsgüter immer häufiger über die ursprünglich geplante Lebensdauer hinaus verlängert – sei es aus Budgetgründen, Strategieänderungen oder Verzögerungen bei der Entwicklung des Nachfolgeprojekts. Und nicht zuletzt sorgt die Weiterentwicklung von Gesetzen, Verordnungen, Normen und Spezifikationen für eine Verschärfung der Situation, weil Materialien oder Prozesse aufgrund von Umwelt- oder Sicherheitsbestimmungen nicht mehr zulässig sind. Besonders tückisch sind die sogenannten Schmetterlingseffekte. Kundenspezifische Baugruppen werden in einem modu­laren Aufbau mit Standardbauteilen realisiert. Ein scheinbar unbedeutendes, nicht mehr verfügbares oder zulässiges Ersatzteil in einer wichtigen Baugruppe kann so für den unvorhergesehen Entzug der Betriebsgenehmigung verantwortlich sein. Es wird also immer schwieriger, eine auch wirtschaftlich sinnvolle langjährige Ersatzteilverfügbarkeit sicherzustellen. Immer mehr Branchen – zum Beispiel der Maschinen- und Anlagenbau – sind von dieser Entwicklung betroffen.

Es wird immer schwieriger, eine langjährige Verfügbarkeit von Ersatzteilen sicherzustellen, die obendrein wirtschaftlich sinnvoll ist.

Additive-Thinking-Audit sensibilisiert

Die additive Fertigung, zum Beispiel 3D-Druck, unterscheidet sich in hohem Maße von traditionellen Produktionsverfahren. Bauteile müssen nicht in großer Stückzahl vorab produziert werden, sondern werden in kleinen Losgrößen auf Abruf additiv gefertigt. Die Hoffnung ist eine flexiblere und kostengünstigere Produktion als perfekte Lösung für das Obsoleszenz­management insbesondere bei langlebigen Investitionsgütern. Additive Fertigung kann die Kosten von Werkzeugen und Ersatzteilen im Betrieb, bei Wartung und Reparatur dramatisch reduzieren. Viele produzierende Unternehmen haben diesen Wettbewerbsvorsprung durch geringere Werkzeugkosten, reduzierte Vorlauf­zeiten und höhere Leistungsfähigkeit bereits mit Dienstleistern realisiert.

Viele Unternehmen diskutieren lange und intensiv, ob und gegebenenfalls wie sie von 3D-Druck und additiver Fertigung profitieren könnten. Wieder andere haben bereits erste Erfahrungen gesammelt und suchen nun nach Wegen, das volle Potenzial additiver Konstruktion und Fertigung auszuschöpfen. In beiden Fällen unterstützt Kegelmann Technik Unternehmen mit dem „risikolosen“ Additive-Thinking-Audit bei diesen Fragestellungen, um gemeinsam die Auswirkungen und Vorteile additiver Fertigung zu ermitteln.

Pain Points eliminieren

Der erste Schritt des Additive-Thinking-Audits ist die Aufklärung und Sensibilisierung der Organisation rund um 3D-Druck und additive Fertigung. Es wird zum einen über die neuesten Entwicklungen in diesem sehr dynamischen Markt gesprochen, insbesondere über neue Maschinen und neue Materialien, zum anderen über die praktische und realistische Umsetzbarkeit des jeweiligen Projekts. So wird mit den Ingenieuren des Kunden ein gemeinsames Verständnis und Wissenslevel über die Möglichkeiten der additiven Fertigung her­gestellt.

In der nächsten Phase werden Anwendungen mit dem höchsten Wertschöpfungspotenzial für das Unternehmen entwickelt. Dazu werden Produktportfolio, Werkzeuge, Ersatzteile und Lieferketten einer detaillierten Effizienzbetrachtung unterzogen.

Schmerzpunkte und Kostentreiber werden durch die folgenden Fragestellungen aufgedeckt: Was sind die Ursachen für Prozessineffizienzen, Anlagenausfälle und Produktionsstopps? Welche Produktionsabläufe könnten von kürzeren Lieferzeiten und geringeren Kosten am meisten profitieren? Welche Produktionsschritte unterbrechen oder verlangsamen häufig die Fertigung oder sind teuer in der Reparatur? Wo ist der Flaschenhals? Wo könnte man Leistungsunterschiede zwischen Prozessen beseitigen, sodass der Gesamtprozess schneller und widerstandsfähiger gegen Aus­fälle wird?


Das haben Sie davon…

Die Vorteile des additiven Obsoleszenzmanagements
auf einen Blick:

  • Keine Werkzeugkosten
  • Geringe Rüstkosten
  • Losgröße 1 möglich
  • Kein Design Freeze
  • Kurze Lieferzeiten
  • Produktion auf Abruf
  • Geringe Kapitalbindung
  • Kundenspezifische Anpassung
  • Kontinuierliche Weiterentwicklung von Teilen/Komponenten
  • Abkündigungsrisiko bei Null
  • Nachhaltigkeit
  • Ressourcenschonung
  • Bauteilspezifische Komplexität
  • Verfügbarkeitskosten gering
  • Dauerhafte Verfügbarkeit

Überall dort bieten sich additiv gefertigte Ersatzteile oder Spezialwerkzeuge an. Die Möglichkeit eines Versagens oder der Fehlkalibrierung von Anlagen reduziert sich dadurch auf ein Minimum. Auch Umbauten von Produktionslinien, Kalibrierungen und Konfigurations­änderungen können die Anlagenverfügbarkeit beeinträchtigen. Durch die additive Fertigung von Kalibrierungslehren und Aufbau- und Montagevorrichtungen ist die Anlage schneller betriebsbereit.

Und was ist mit Inspektionshilfen, Prüflehren, Montageschablonen und Halte- oder Klemmvorrichtungen? Maßgefertigte individuelle Handhabungs- und Transportmodule können Zykluszeiten verbessern und ermöglichen schnelle Formatwechsel mit einfacher Bedienung und ohne Werkzeuge. Außerdem können Sicherheit und Effizienz der Produktion durch „additive Ideen“ für mehr Ergonomie und Ausrüstung für Anlagenführer und Bediener verbessert werden. Stehen Linienerweiterungen und Aufrüstungen an, sollten schon bei der Planung die Chancen der additiven Fertigung berücksichtigt werden.

Grundsätzlich macht es bei allen Teilen aus thermoplastischen Kunststoffen wie POM oder PA sowie Aluminium, Edelstahl oder Werkzeugstahl, die nur in kleineren Stückzahlen benötigt werden oder lange auf Lager liegen, Sinn, zu prüfen, ob eine additive Fertigung im Bedarfsall möglich und kostengünstiger ist als deren Bevorratung. Zu analysieren ist, welche technischen Eigenschaften Ersatzteile aufweisen müssen. In der Regel können diese durch additive Fertigung erfüllt, oder sogar übertroffen werden. Zum Schluss wird eine individuelle additive Roadmap entwickelt und konsequent umgesetzt.

Idealerweise betrachtet man Anfang und Ende eines Produktlebenszyklus gleichzeitig und bezieht schon bei der Entwicklung den Aftermarket mit ein.

Natürlich sind die individuellen Vorteile von Branche und Produkt abhängig, aber generell kann man immer feststellen, dass die eigene Wertschöpfungskette optimiert und operative Effizienzvorteile auf einer „höheren Ebene“ realisiert werden können. Idealerweise betrachtet man Anfang und Ende des Produktlebenszyklus gleichzeitig und bezieht schon bei der Entwicklung den Aftermarket mit ein. So können die Vorteile in der Prototyping-Phase – schnelle Entwicklungsiterationen, schnellere Markteinführung, werkzeuglose Produktion – in die Aftermarketphase transformiert werden und ermöglichen so ganz neue Geschäftsmodelle. Bei additiver Fertigung sind Werkzeug- und Rüstkosten vernachlässigbar. Es kann kurzfristig in Losgröße 1 auf Abruf produziert werden.

Bei Standardbauteilen kommt es vielfach zu einem „Design Freeze“: Selbst bei Mängeln wird das Produkt aus Kostengründen oft nicht weiterentwickelt. Liegt das Bauteil als Datensatz vor, der für die additive Fertigung geeignet ist, kann es kontinuierlich weiterentwickelt und kundenspezifisch angepasst werden. Bauteilspezifische Komplexität ist bei additiver Fertigung kostenlos. Oft ist das additive Ersatzteil leistungsfähiger als das Originalteil. Da nur die Datensätze „gelagert“ werden müssen, ist die dauerhafte Verfügbarkeit gewährleistet. Das Abkündigungsrisiko geht gegen Null.


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…finden Sie im Firmenvideo von Kegelmann Technik zum Thema Connected Prototyping für Industrie 4.0:
https://bit.ly/2AsMZdX