3D-Drucker würden die Fertigung nie „retten“, aber so werden sie schnell zu einem Grundnahrungsmittel der Industrie 4.0

Um das Jahr 2015 herum erreichten die Schlagzeilen und die Hysterie rund um den 3D-Druck ihren Höhepunkt. Wenn Sie die Begeisterung abonniert haben – und das taten viele von uns –, war die Revolution nahe. Unsere Häuser würden bald mit persönlichen Druckern ausgestattet sein, die alles von Möbeln über Werkzeuge bis hin zu Ersatzteilen herstellen würden. Und wenn es um die industrielle Welt ging, traten wir in eine völlig neue Ära ein.

„3D-Drucker werden die Fertigung verändern“, erklärte The Economist.

In Wirklichkeit gibt es einfach keine Möglichkeit, jemals dem Hype gerecht zu werden.

Ein paar Jahre später sind wir hier und es ist keine auffällige Schlagzeile in Sicht. Und das ist in Ordnung. Die Superhelden-Ära des 3D-Drucks ist still und leise praktischen und wichtigen Anwendungsfällen in Fertigungsunternehmen gewichen. Es ist nicht der Heilsbringer, als der es gedacht war, aber es erweist sich als unschätzbar wertvolles Werkzeug im Industrie-4.0-Werkzeugkasten – und genau so hätte man es schon immer sehen sollen.

Der 3D-Druck bzw. die additive Fertigung hat im letzten Jahrzehnt tatsächlich große Fortschritte gemacht. Aber anstatt die Branche zu revolutionieren, wird durch die Erweiterung traditioneller Techniken ein Mehrwert gefunden.

Dies ist unter anderem dadurch geschehen, dass Herstellern eine schnellere und nahtlosere Möglichkeit geboten wird, kundenspezifische Teile wie Vorrichtungen herzustellen. Früher schickten Hersteller Metallkonstruktionen an eine Vorrichtungsbauwerkstatt und warteten sechs Wochen oder länger auf das fertige Produkt. Beim 3D-Druck geben Sie das Design ein und innerhalb von etwa 20 Minuten erhalten Sie eine Halterung aus verstärktem Nylon.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, schnell Prototypen für bestimmte Designunternehmen oder Teilelieferanten zu erstellen. Wenn ein Kunde ein Teil in physischer Form sehen möchte, genügt ein paar Klicks, und ein 3D-Drucker beginnt, es auszuspucken.

Schließlich nutzen Hersteller die additive Fertigung, um Teile für neue und kleinere Produkte herzustellen. Sie senken die Kosten, indem sie vermeiden, teure Formen zu kaufen, bevor sich das Produkt als brauchbar erweist. Sobald das Produkt jedoch erfolgreich ist und Bestellungen eingehen, verlieren 3D-Drucker im Allgemeinen an Attraktivität für die Herstellung in großem Maßstab, da die Kosten pro Auftrag immer noch vergleichsweise hoch sind. Einzelne Drucke können einige hundert Dollar kosten.

Wie Herbert Yu es ausdrückt, bewegen sich 3D-Drucker entlang der Wertschöpfungskette. Yu ist Direktor für Umsatzwachstumsinitiativen bei Formlabs, das sich auf die Herstellung von 3D-Druckern konzentriert, mit denen Hersteller problemlos Teile in Industriequalität zu einem erschwinglichen Preis herstellen können. Es ist der weltweit größte Anbieter von professionellen Stereolithografie- und selektiven Lasersinter-3D-Druckern. Yu sagt, dass Hersteller begonnen haben, 3D-Drucker für die Produktentwicklung zu nutzen, aber immer mehr Unternehmen setzen sie nun auch in der Endproduktion ein. Mithilfe von 3D-Druckern können Hersteller ihr Materialportfolio diversifizieren, ihre Innovationszentren besser ausstatten und bei Bedarf zusätzliche Kapazitäten bereitstellen. Vor einem Jahrzehnt wurde es vielleicht zu Unrecht als Allheilmittel bezeichnet, aber heutzutage entspricht das Schweigen zu diesem Thema kaum noch dem realen Markt, den der 3D-Druck gefunden hat.

„Die Blase platzte 2014, als sich alle auf den B2C-Markt konzentrierten“, sagt Yu. „Die verbliebenen echten Akteure konzentrierten sich auf die B2B-Seite.“ Die Branche wird weiter wachsen, da 3D-Druckentwickler neue Wege zur Verbesserung der Materialeigenschaften finden. „Es könnten bessere Oberflächenbeschaffenheiten, eine bessere Hitzebeständigkeit und eine bessere Chemikalienbeständigkeit sein“, sagt er. „Es gibt so viele verschiedene Anwendungen, die wir durch fortschrittliche Materialentwicklung bedienen können.“

Yu empfiehlt außerdem, auf einen Trend zur Massenpersonalisierung zu achten. Formlabs arbeitete mit Hasbro HAS an der Selfie-Serie des Spielzeugherstellers zusammen, eine Gelegenheit für Fans, Selfies einzusenden, Personalisierungsoptionen wie Haarfarbe und Hautton auszuwählen und einen maßgeschneiderten Mini-Me-Superhelden zu erhalten. „Wir haben den Punkt erreicht, an dem sie eine Massenproduktpersonalisierung sowohl aus betrieblicher Sicht als auch aus Kostensicht erreichen konnten“, sagt Yu. Er geht davon aus, dass die Massenpersonalisierung weiterhin an Popularität gewinnen wird.

Die Möglichkeiten des 3D-Drucks werden weiter weiterentwickelt. Ich würde erwarten, dass es eher zu einer Technik namens Hybridfertigung kommt, bei der 3D-Drucker Plastikkleckse in etwa der Größe dessen auftragen, was ein Hersteller herstellt, und die CNC-Maschine sie dann fräst, schleift und fertigstellt.

Aber Innovationen im Kunststoffbereich sind nicht der einzige Weg, wie die Branche vorankommen kann. In vielerlei Hinsicht stellen Fortschritte in der metallbasierten additiven Fertigung die nächste Herausforderung dar. Derzeit betrifft der wichtigste Anwendungsfall für den Metalldruck winzige, hochfeste Teile. Die Bearbeitung dieser Teile kann exorbitant teuer sein, aber es entstehen immer mehr Betriebe, die dies mit Additiven erledigen können. Die Anwendungen reichen von kleinen Zahnrädern für die Fertigung bis hin zu Schlüsselteilen in medizinischen Geräten.

Als nächstes kommen große Metallteile. Es ist bereits möglich, Metallteile mit einer Größe von bis zu 3 m Höhe und 120 cm Breite herzustellen, wobei die Maschine immer wieder im Kreis kreist und das Material ablegt. Obwohl diese Maschinen in der Regel nicht so genau sind wie diejenigen, die kleinere Teile drucken, ist diese Präzision auf dem Weg. Und das wird für die Hersteller spannende Dinge bedeuten.

Für einige Hersteller sind 3D-Drucker mittlerweile das Mittel, mit dem sie Kinder bei Werksführungen beeindrucken. Natürlich sollte die Fähigkeit, Ooohs und Ahhhs zu produzieren, nicht außer Acht gelassen werden – wie ich bereits geschrieben habe, brauchen wir mehr junge Menschen, die sich für die fortschrittlichen Möglichkeiten der New-Age-Fertigung begeistern.

Aber 3D-Druck ist mehr als nur ein Show-Pony. Da immer mehr Unternehmen ihre Fertigungshallen mit der neuesten Industrie 4.0-Technologie aufrüsten, kann und sollte der 3D-Druck ein fester Bestandteil des Arsenals sein. Die nächste Grenze in Form von Metallen verspricht noch mehr Wert.

Der 3D-Druck hat möglicherweise nicht den Hype erfüllt, der vor einem Jahrzehnt begann, aber er entwickelt sich schnell zu einer Technologie, die in der Fertigung zum Einsatz kommt und dabei hilft, Margen und Durchlaufzeiten zu verbessern. Prognosen zufolge wird sich der Markt für additive Fertigung bis 2026 verdoppeln. Wenn Sie also keine Möglichkeit gefunden haben, den 3D-Druck in Ihre Produktionslinie zu integrieren, bleibt noch viel Wachstumspotenzial übrig.