Vom Hype zur Anwendung - 3D-Druck im "Plateau der Produktivität"

Vorteile der additiven Fertigung

Die additive Fertigung bietet zahlreiche Vorteile (s. Abbildung 1). Da für den Prozess der additiven Fertigung lediglich ein digitales Bauteilmodell notwendig ist, können Bauteile in kurzer Zeit individualisiert hergestellt werden. Initialinvestitionen für die Montage einzelner Komponenten oder zur Vorbereitung zahlreicher Fertigungsprozesse entfallen weitgehend. Darüber hinaus bietet die additive Fertigung insbesondere für Kunststoffbauteile die Möglichkeit, mit geringen Initialkosten Bauteile zu fertigen, da Investitionen in Spritzgusswerkzeuge entfallen. Darüber hinaus entfällt die Abhängigkeit von externen Lieferanten. Durch die geringe Stückzahlenbindung im 3D-Druck reduziert sich zudem die Notwendigkeit von Mindestabnahmemengen und die Vorratshaltung von Bauteilen in Form von Beständen entfällt. Die Designfreiheit, die die additive Fertigung mit sich bringt, ermöglicht in vielen Fällen eine Verbesserung der erstellten Werkzeuge und Vorrichtungen, die sich in einer verbesserten Funktionalität, einer gesteigerten Ergonomie der Bauteile durch eine Anpassung an den späteren Nutzer oder die Reduzierung des Gewichts der erstellten Komponenten ergibt. Die Umsetzung von Leichtbauprinzipien führt für bewegte Komponenten zu einer Reduzierung von Zykluszeiten, da Bewegungen in geringerer Zeit ablaufen können. Dieser Vorteil ergibt sich insbesondere für automatisierte Fertigungsprozesse wie in Montageschritten oder der Verpackung von Bauteilen. Eine Besonderheit des 3D-Drucks liegt in der Möglichkeit zur Materialsubstitution. So lassen sich in vielen Fällen metallische Werkstoffe durch Kunststoffe oder Verbundstoffe ersetzen.

Das Plateau der Produktivität nach dem Durchlaufen des Tals der Tränen

Vom Beginn der Zehnerjahre bis in die Corona-Pandemie hinein wurde die Technologie gehypt. Großflächige Präsenz erlangte die 3D-Drucktechnologie mit der Kommerzialisierung von Kunststoffdruckern für Heimanwender. Mit den Lieferkettenunterbrechungen während der Corona-Pandemie ergab sich ein weiterer anfänglicher Aufschwung der additiven Fertigung. Kleinere Hilfsmittel wurden gedruckt, um uns im Alltag zu unterstützen. Und doch erlebte der 3D-Druck geradezu eine Talfahrt trotz des umworbenen Vorteils der Unabhängigkeit von Lieferanten, die sich in klassischen Lieferketten zeigt. Ähnlich wie in anderen Industriebereichen, gingen die Umsätze in der Coronaphase zeitweise zurück. Das verfügbare Investitionsvolumen wurde reduziert und die Wahrnehmung der additiven Fertigung wendete sich. Der 3D-Druck hatte das Tal der Tränen erreicht, das in Gartners Hype Cycle beschrieben wird. In einigen Industrien behielt der 3D-Druck aber seine Bedeutung. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie, der Medizin- und Dentaltechnik. Und auch die Automobilisten, die bereits in der Technologie investiert waren, verfolgten deren Entwicklung und deren Einsatz weiterhin. Gleichzeitig erhöhte sich der Druck auf die Anbieter von 3D-Drucktechnologie, die Anlagenproduktivität zu steigern und Kosten zu senken.

Warum ist jetzt der richtige Moment in die additive Fertigung einzusteigen?

Aber was bedeutet das aus Sicht eines potenziellen Anwenders? Hat der 3D-Druck seine Bedeutung verloren? Ist der Moment für einen erfolgreichen Einstieg vorbei? Aus Sicht von TCW ist die Antwort auf diese Frage ein klares „Nein!“. Denn die Anwendungspotenziale der Technologie haben sich nicht geändert. Die Herausforderungen aber schon:

• Materialien für den 3D-Druck haben sich etabliert,
• die Herstellkosten sind gesunken,
• aufgrund der gestiegenen Erfahrungen mit der Technologie ist deren Einführung viel einfacher als noch vor einigen Jahren möglich,
• Qualitätsaufwände reduzieren sich durch die Erfahrung mit der Technologie und
• die Reproduzierbarkeit des 3D-Drucks ist durch die fortschreitende Industrialisierung weiter gestiegen.

Die Automobilisten und die Luft- und Raumfahrtindustrie zeigen die Relevanz der additiven Fertigung und belegen die Vorteile – auch in der Serienfertigung. Falls auch Sie das 3D-Druck Potenzial in Ihrem Unternehmen bewerten wollen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren!

Beratungsleistungen

• Additive Manufacturing Implementierung
• Bestandreduzierung
• Teileauswahl für die Additive Fertigung

Publikationen

• Implementierung additiver Fertigungsverfahren
  Teileauswahl, Wirtschaftlichkeitsrechnung, Investitions-, Fabrik- und Personalplanung
• 3D-Metalldruck
  Wertschöpfungskette - Teileauswahl - Industrialisierung - Wirtschaftlichkeit - Einführungsstrategien
• Entwicklungszeitreduzierung
  Ein Lösungsansatz zur Beschleunigung von Entwicklungsprozessen

Praxisbeispiele

• Gedruckte Werkzeuge - Der Spagat zwischen Traum und Wirklichkeit
• Wirtschaftliche Vorteile additiver Fertigung identifizieren
• Ersatzteillogistik neu gedacht durch 3D-Druck
• Fertigungssegmentierung

Video: Additive Manufacturing mit TCW: Ganzheitliche Geschäftsmodellentwicklung und Implementierung