„Selling Time:“ Invest Cast 3

3D-gedruckte Feingussmodelle

Feinguss war in der Vergangenheit eine langwierige und auch sehr kostspielige Angelegenheit. Die Methode erfordert die maßgeschneiderte Herstellung eines Werkzeugs oder einer Matrize, um ein Wachsmodell des Stücks zu formen, das Sie herstellen möchten – ein teurer und zeitaufwändiger Prozess. Die Prototypenerstellung für den Feinguss war ebenso mühsam. „In der Vergangenheit mussten Kunden ein Servicebüro [oder einen Vertragshersteller] finden, um mit großem Aufwand ein Modell anfertigen zu lassen“, erklärte Bill Walker, Präsident von Invest Cast Inc., einem Spezialisten für Prototypen in Produktionsqualität und Metallfeinguss in Massenproduktion mit Hauptsitz in Minneapolis. „Dann müsste man eine Gießerei anflehen, sich mit dieser ein-, zwei- oder dreiteiligen Probe zu befassen.“ Selbst wenn man ein Unternehmen finden konnte, das sie herstellte, wurden die resultierenden Gussteile aufgrund des sehr geringen Volumens oft aufgegeben. „Normalerweise beträgt die Vorlaufzeit für den Bau eines Werkzeugs vier bis acht Wochen“, sagte Walker. „Dann stellen Sie möglicherweise fest, dass Sie es nach Ihrem Probelauf ändern müssen.“ Das könnte noch mehr Zeit und Geld bedeuten.

Eine Feingussschale, die um ein 3D-gedrucktes Wachsmodell geformt wird – sie wird dann erhitzt, um das... [+] Modellmaterial wegzuschmelzen und einen Hohlraum zum Gießen des Metallteils zu hinterlassen

Walker weiß das alles aus erster Hand. Sein Vater, Bill Sr., gründete Invest Cast 1981 mit einem einzigen Werk in Minneapolis. Bill Sr. ging 2011 in den Ruhestand. Zu diesem Zeitpunkt kauften Bill Jr. und seine beiden Brüder zwei weitere Einrichtungen in Wisconsin und Texas. 1998 beschloss Walker, mit einer neuen Technologie herumzuspielen: dem 3D-Druck. Er geriet sofort in Schwierigkeiten mit seinem Geschäftspartner – seinem Vater. „Nach vielen Auseinandersetzungen erlaubte er mir, die Ausrüstung zu kaufen und die Muster an das Unternehmen zu verkaufen“, sagte Walker. „Ich habe alles investiert, was ich jemals gespart hatte – 50.000 US-Dollar. Ich habe unsere gesamten Ersparnisse für diese Ausrüstung ausgegeben und mit dem Drucken von Prototypen begonnen.“ Er kaufte den Thermojet-Drucker von 3D Systems, der für die Herstellung von 3D-Stücken auf Wachsbasis für Design, Konzeptvalidierung oder Demonstrationen konzipiert war. Walker erkannte, dass er mit dem Wachsdruckmaterial sofort Feinguss-Prototypen drucken konnte, ohne dass die ursprüngliche Gussform erforderlich war – Modelle, die die Wachsformen ersetzen konnten, die die Grundlage des Feingussprozesses bildeten, was wochenlange Arbeit einsparte. „Meine ursprüngliche Idee bestand darin, dem Kunden ein Casting zusammen mit einem Angebot zuzusenden, um den Umsatz zu steigern“, erklärte Walker. „Wir hatten Kontakt mit über 2.000 Kunden, und ich habe innerhalb von Tagen statt Wochen Postkarten mit Prototypen verschickt, um das Konzept vorzustellen. Das Telefon hat gerade angefangen zu klingeln und es hat noch nicht aufgehört!“

Gießen des Metalls für das Endteil in die Form

Invest Cast war eine der ersten Gießereien, die das Prototyping intern einführte. Das Geschäft startete sofort. Vier Monate nach dem Kauf des ursprünglichen Thermojet-Druckers kaufte Walker einen zweiten. Nicht lange danach investierte er in einen Select Laser Sintering (SLS)-Drucker von 3D Systems, der eine viel größere Bauplattform unterstützte und so die Palette der von Invest Cast angebotenen Teilegrößen erweiterte. Es wird Polystyrol anstelle von Wachs verwendet, das damals ein billigeres Material war. Invest Cast fügte im Zuge des Geschäftswachstums weitere Drucker hinzu und betreibt nun sieben davon sowie zwei neue ProJet MJP 2500 IC-Drucker. Der Gesamtumsatz des Unternehmens beträgt bis zu 30 Millionen US-Dollar, und Walker geht davon aus, dass er in den kommenden Jahren auf über 50 Millionen US-Dollar wachsen wird. Prototypen machen jeden Monat bis zur Hälfte des Umsatzes im Werk in Minneapolis aus, wobei dieser Teil des Geschäfts schnell wächst.

Walker sieht eine große Zukunft für die Technologie. „Die neuen Wachsdrucker sind unglaublich präzise und sehr detailliert, was mir – und unseren Kunden – an ihnen gefällt“, sagte er. „Wenn wir die Materialkosten senken könnten, könnte ich mir vorstellen, dass es statt Räumen voller Werkzeuge einfach ein Rechenzentrum gäbe, in dem alle Ihre dreidimensionalen Dateien gespeichert sind. Sie würden die Datendateien so abrufen.“ Man braucht sie, man muss die Drucker laufen lassen und Produktionsmuster erstellen. Darin liegt meiner Meinung nach das Potenzial.“

Ein Raum voller Feingussschalen

Allerdings ist Walker realistisch und geht davon aus, dass die Technologie für die meisten Produktionsanwendungen noch einen langen Weg vor sich hat. „Für sehr kleine, detaillierte Teile, bei denen man 20 oder 30 Muster auf einer Bauplattform erhalten kann, ist es sofort einsatzbereit – das ist derzeit in einem Szenario mit geringem Volumen machbar.“ Doch für größere Teile und hohe Stückzahlen ist der Produktionsdruck noch Zukunftsmusik.

Dennoch bietet die moderne Prototypenherstellung mit 3D-Druckern nahezu produktionsnahe Möglichkeiten, was die Qualität der Teile selbst betrifft. Einer der Kunden von Invest Cast stellt beispielsweise Nagelpistolen her. „Ich kann ihnen in drei oder vier Tagen ein neues Design, ein neues Gehäuse geben“, sagte Walker. „Es ermöglicht ihnen, das Produkt zu testen, indem sie es für einen kurzen Zeitraum in die Hände des Tischlers legen. Und oft bestellen sie viele Variationen eines aktuellen Designs und können nach dem Testen das Beste auswählen.“ leistungsstarkes Produkt, bevor sie 3 Millionen US-Dollar in ihre Druckgusswerkzeuge investieren, um in die volle Produktion zu gehen.

Der 3D-Druck eignet sich auch hervorragend für individuelle, hochwertige Einzelanwendungen. „Ein großes Luft- und Raumfahrtunternehmen hatte vor Jahren ein einmaliges Projekt, bei dem wir einige kundenspezifische Clips bauten, um eine Wärmedecke um eine Brennstoffzelle zu hängen, damit sie das raketenbetriebene Fahrzeug bei schlechtem Wetter nicht von der Startrampe entfernen mussten.“ Walker erklärte.

Invest Cast wird sich bei seinen 3D-Druckanwendungen jedoch weiterhin auf das konzentrieren, wo sie dauerhaften Erfolg haben: das Prototyping. Hier sieht Walker in den Wochen, die er einen Kunden retten kann, im Vergleich zu alten Prototyping-Methoden anhaltende Vorteile für seine Kunden. „Diesen Teil des Geschäfts habe ich immer als ‚Zeitverkauf‘ bezeichnet, wenn Sie so wollen.“