Carl Zeiss Optical Components: 3D-gedruckte Präzisionsteile für die Serienproduktion

ZEISS: 3D-gedruckte Präzisionsteile für die Serienproduktion

FunktionsteileIndustriegüter

Bei Carl Zeiss Optical Components, einer Tochtergesellschaft der Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, zählt Präzision – manchmal bis auf den hundertstel Millimeter. Das Unternehmen stellt Mikroskope, multisensorische Maschinen und optische Sensoren für industrielle Messtechnik und Qualitätssicherung her.

Unternehmen auf der ganzen Welt nutzen ZEISS Geräte, um zu bestätigen, dass sie jedes Mal buchstäblich perfekte Ergebnisse erzielen. Das bedeutet: Zuverlässigkeit und Wiederholgenauigkeit werden bei dem Wangener Unternehmen groß geschrieben.

„Die Geräte und Systeme, die wir produzieren, sind sehr genau. Für die Montage ist deshalb sehr viel Know-how erforderlich,“ so Johannes Grimm, Manager Operational Excellence bei ZEISS.

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Zuverlässig justiert

Bei jedem Gerät von ZEISS wird das Licht auf optische Messachsen ausgerichtet. Die Justierung erfolgt mithilfe von Halterungen und Einstellschrauben. Bei jedem Geräte ist jedoch eine andere Ausrichtung erforderlich, sodass das Team von ZEISS die entsprechenden Einstellungen manuell vornehmen musste.

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Ein ZEISS-Mitarbeiter arbeitet mit einem Industriemikroskop

„Das ist kein stabiler Prozess, was problematisch ist. Wir haben eine bessere Lösung gesucht – und haben sie mit dem 3D-Druck auch gefunden“, so Johannes.

Um eine Adapterplatte zu entwerfen und mit dem 3D-Drucker zu fertigen, misst ZEISS die Winkel des betreffenden Geräts, damit das Licht genau in die richtige Richtung – direkt zum Sensor des Geräts – geführt wird. Das ist wichtig, damit die Messungen präzise sind. ZEISS druckt für jedes Mikroskop in der Serienproduktion aktuell eine individuelle Adapterplatte.

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Eine Adapterplatte für ein ZEISS-Mikroskop, die mit einem 3D-Drucker von Ultimaker gedruckt wurde

Proving its worth

ZEISS’ digital microscope is an entry device for measuring distances or flat components, such as circles. For 3D printing, it provided evidence that the technology could play a practical part in ZEISS’ workflow.

The company began by designing and printing a part for serial production – the aforementioned adapter plate. Later, it dove into jigs and fixtures. The potential for client-focused projects is also a potentially rich source for 3D printing, with printed prototypes leading to customized products for specific applications for specific customers.

„Der Trend geht zur Individualisierung. Kunden wünschen sich individuelle Lösungen für ihre Anwendungen. Wir sind der Meinung, dass es dafür geschlossene Kreisläufe und schnelle Iterationen braucht“, erklärt Grimm.

Maßgeschneidert: für Gegenwart und Zukunft

ZEISS stellt nach wie vor kundenspezifische Teile her – nur eben nicht im traditionellen Sinn. Adapterplatten sind standardisierte Teile in standardisierten Produkten – aber jedes Teil ist im Prinzip maßgefertigt: Die Teller sind in unterschiedlichen Winkeln angeordnet. Die Adapterplatten werden nicht auf den Kunden zugeschnitten, sondern auf die Produkte.

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3D-gedruckte Vorrichtungen für ZEISS-Geräte

Laut Grimm ist das ein Vorteil. Es macht den Produktionsprozess stabil. Es zeichnet sich ein neuer Trend hin zu kundenspezifischen Endverbraucherteilen ab. Darüber hinaus nehmen die unterschiedlichen Kundenanforderungen zu und damit auch der Bedarf an 3D-Druckern, die eine Vielzahl von Materialien verarbeiten können – von Kunststoffen über Verbundstoffe bis hin zu Metallen.

Im Handumdrehen Ersatzteile fertigen

3D-gedruckte Adapterplatten sind nicht nur eine kostengünstige und zuverlässige Alternative zu Einstellschrauben und Halterungen, sondern auch kundenfreundlich. Ersatzteile können ganz einfach nach Bedarf gedruckt und an den Kunden geschickt werden.

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A ZEISS employee uses Ultimaker Cura to prepare an adapter plate for 3D printing

„[Der Kunde] muss nur einige wenige Schrauben festziehen, um ein wichtiges Teil auszutauschen, das perfekt ausgerichtet sein muss, damit eine gute Messung möglich ist“, erklärt Grimm. „Früher mussten wir mehrere Teile fertigen, sie zusammenbauen und dann justieren. Mit additiver Fertigung und 3D-Druck erübrigen sich diese Schritte. Das spart eine Menge Zeit – was sehr wichtig ist – und eine Menge Geld.“

Schlanke Montage, gesunde Gewinne 

Wichtig für ZEISS war auch die einfache Handhabung und Flexibilität von Hard- und Software. Und der Preis. Das Open-Source-System von Ultimaker, die Material Alliance, die Open-Source-Slicing-Software Ultimaker Cura und der Preis im Vergleich zu den Wettbewerbern waren Argumente, die ZEISS von Ultimaker überzeugten.

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An employee uses an Ultimaker 3D printer on the ZEISS assembly line

In line with lean production principles, an Ultimaker printer was installed in the assembly room at ZEISS. Those on the assembly line are able to create jigs and fixtures for themselves, further reinforcing the idea that hardware and software must be intuitive and easy to use. 

For ZEISS, 3D printing has decreased lead times from months to days, offering its team members extra time. Extra time means extra iterations, means extra assurance that final products will be perfect. There’s also the cost – what once was a €300 process now costs approximately €20 per 3D printed part.

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An Ultimaker 3D printer creating an adapter plate for a ZEISS industrial microscope

Die Entscheidung für Ultimaker viel letztendlich leicht: Die Drucker und Systeme trafen bei ZEISS den Nagel auf den Kopf. Die Produkte, Prozesse und Workflows müssen zwei wichtige Kriterien erfüllen, damit das Unternehmen sich weiterhin an der Spitze behaupten kann.

„Die Ergebnisse waren zuverlässig und die Ergebnisse sind wiederholbar“, so Grimm. „Das ist wichtig für einen stabilen Produktionsprozess.“

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