3D-Druck alias Additive Manufacturing – Quo vadis?

3D Druck oder additive Fertigungsverfahren sind in aller Munde. Mit einem 3D-Drucker kann jeder x-beliebige Produkte herstellen, die seinen Bedarf direkt erfüllen. Die Industrie 4.0-Revolution fordert Produktionseinrichtungen, wie sie die additiven Fertigungsverfahren darstellen: Aus digitalen Daten werden beliebige Werkstücke für die reale Welt geschaffen. Daten plus 3D-Drucker ergeben persönliche Freiheiten. Und gleichzeitig ändert sich die gesamte Wertschöpfungskette.

Aktueller Leistungsstand von 3D Druckern

Die aktuellen 3D-Drucker können beliebige Produkte aus den unterschiedlichsten Materialien herstellen. Vom einfachen Kunststoffteil bis zum aufwändigen Metallteil – es gibt ein Vielzahl von Produktionsverfahren mit sehr unterschiedlichen Leistungsstufen.

Wie unterscheiden sich aktuelle additive Produktionsprozesse von den allgemeinen Vorstellungen und dem aktuellen Marketing-Hype?

  • Die Produktion dauert sehr lange – Werkstückzeiten in Stunden sind keine Seltenheit
  • Die Oberflächenqualität ist nicht sehr gut – Eine Nacharbeit ist bei Teilen, die Personen sehen, sehr angebracht
  • Die Fertigungsgenauigkeit ist gut, aber noch nicht sehr gut – Viele Laser können keine Teile unter 30 Mikrometer Strukturgröße abbilden
  • Das Material ist sehr teuer – Der Faktor Zehn zu konventionellem Material
  • Die Maschinen sind sehr teuer – Eine gute Maschine für die Herstellung von Metallteilen ist schnell teuerer als eine halbe Million

Es gibt wenige Teile, bei denen die Herstellung mit derartigen Verfahren günstiger ist als die Herstellung mit konventionellen Verfahren. Die hohen Investitionskosten, die langen Laufzeiten und die hohen Materialkosten führen zu erheblichen Problemen in der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.

Additive Fertigung – Wo lohnt der Einsatz heute?

Derzeit lohnt die additive Fertigung, wenn folgende Randbedingungen zu treffen

  • Eine geometrische Änderung ist möglich
  • Bionische Strukturen reduzieren Gewicht
  • Es sind Zusatzfunktionen in das Bauteil zu integrieren
  • Es sind individuelle Anpassungen erforderlich

Die Hauptkennzeichen: Es wird das Design geändert, die Bauteile werden besser. Und wenn weniger Gewicht niedrigere Lifecycle-Ksoten bedeuten, dann ist es sicherlich einfach, die höheren Bauteilkosten umzulegen.

Oder ich kann bei Prothesen durch Individualität punkten: Für jeden die richtige Prothese.

Aber: Ohne Umkonstruktion heute keine Einsparung – D.h. jeder Konstrukteur muss lernen, was es bedeutet, 3D Druck-gerechte Teile zu konstruieren.

Erforderliche Entwicklungen bei den 3D-Druckern aus Anwendersicht

Die 3D Drucker benötigen massive Starthilfe, um besser zu werden.

Die Hersteller sollten an folgenden Punkten arbeiten

  • Reduzierung der Materialkosten um 70% oder mehr
  • Reduzierung der Maschinenlaufzeiten um mindestens zwei Drittel
  • Maschinen mit kleineren Strukturgrößen, um genauere Teile zu fertigen
  • Maschinen mit niedrigerem Invest, also mindestens ein Drittel niedrigere Anschaffungskosten

Eine Maschine, die alle 4 Punkte erfüllt, könnte disruptiv genannt werden. Denn diese wird das Versprechen der 3D Druck-Möglichkeiten für eine größere Anwendungsbasis erschließen. Die Produkte können billiger und damit besser werden. Mit billigeren Produkten steigen die Stückzahlen der Maschinen und des Materialverbrauchs. In Summe führt das zu einer Kostendegression, die in den nächsten Zeit mehr als erforderlich wird.

Was ist für ein typisches Unternehmen zu tun?

Im Moment ist das Wichtigste: Abwarten. Dann aber den Markt verfolgen, ob nicht neue interessante Maschinenkonzepte entstehen. Vielleicht lohnt es sich auch, eine erste Maschine für die Entwicklung zum Erfahrung sammeln zur Verfügung zu stellen. Dann wird schnell klar, was die Technik kann oder können muss, um erfolgreich genutzt zu werden.

Über Torsten Becker
Geschäftsführer der BESTgroup Consulting & Software GmbH http://www.bestgroup.eu, Autor des Buches Prozesse in Produktion und Supply Chain optimieren , Springer-Verlag, Berlin.

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