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Bauteilmodifikationen sind schon in der Produktentwicklungsphase digital und physisch einfach umsetzbar – schlicht durch die Anpassung der 3D-Daten. Damit reduzieren sich Entwicklungszyklen auf ein Minimum und nachhaltige Produktinnovationen können schnell und zu geringeren Kosten umgesetzt werden.

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Umfangreiche Funktionsintegrationen, etwa von Federn oder Scharniergelenken, lassen sich direkt in das Bauteil hineinkonstruieren. Komplizierte Strukturen können ganz ohne Werkzeug geschaffen und Subkomponenten auf ein Minimum reduziert werden.

Auch komplexe Strukturen oder geometrischen Formen sind im 3D-Druck problemlos umsetzbar, unterschiedlichste Metalle und Kunststoffe stehen als Materialien zur Verfügung. Auch deshalb wird das Potenzial des Marktes für industrielle 3D-Druck-Lösungen im Bereich Automotive von SmarTech Analysis weltweit auf mehr als 6 Milliarden US-Dollar in 2024 geschätzt.

3. Globalisierung: Standort und Zeit entscheiden

Ein Aspekt des Megatrends Globalisierung ist die Standortwahl von Unternehmen. Hier zeichnet sich ab, das Firmen zunehmend das Ziel verfolgen, wieder stärker absatzmarktnah zu agieren und zu fertigen.

Dieser Trend zum „Nearshoring“ wird auch durch den 3D-Druck aufgegriffen: Die additive Fertigung erlaubt ein Höchstmaß an Flexibilität – bezogen auf Produktionslosgrößen, Produktionszeiten sowie Produktionsorte. Bauteile müssen zukünftig nicht mehr zentral gefertigt und dann global verteilt werden („local to global“) - eine Verlagerung der Produktion z.B. in Billiglohnländer ist nicht mehr erforderlich. Vielmehr werden dezentrale Fertigungszentren errichtet, die digitalen Bauteildaten an diese verschickt und das Produkt direkt vor Ort 3D gedruckt („globally local”). So entstehen weniger Logistikkosten und der CO2-Ausstoß sinkt.

Zwei weitere Vorteile: Die additive Fertigung erlaubt eine schnelle Fertigung auch kleiner Losgrößen („from one to many“) – und das nach Bedarf („from just-in-time to on demand, whatever needed”). Besonders im Ersatzteilbereich sind kleine und individualisierte Produktionslosgrößen ein wesentlicher Vorteil. Das sorgt im Ergebnis für wegfallende Werkzeugkosten und verringerte Lagerhaltungskosten.

Die genannten Entwicklungen sind beispielsweise im öffentlichen Personenverkehr bei der Deutschen Bahn ein wichtiges Thema: So setzt das Unternehmen auf maßgeschneiderte, 3D-gedruckte Ersatzteile für Informationstafeln in seinen ICE-Zügen.

Gerade solche kleinen Bauteile sind es, die zur großen Herausforderung werden können. Normaler Verschleiß und Versprödung setzen den Teilen im Lauf der Zeit zu, so dass ein Austausch nach zehn bis 15 Jahren fällig ist. Die vorgesehene Nutzungsdauer von Schienenfahrzeugen liegt bei mindestens 25 Jahren; nicht selten sind die Fahrzeuge jedoch deutlich länger im Einsatz. In vielen Fällen hat der Hersteller die Fertigung bis dahin eingestellt, außerdem handelt es sich häufig um kleine Stückzahlen, die sich mit konventionellen Verfahren nicht wirtschaftlich abbilden lassen.

Die additive Fertigung bietet den Vorteil, auch für die bisweilen geringen Stückzahlen jederzeit neuwertige Ersatzteile herstellen zu können und damit eine jahrzehntelange Instandhaltung der Züge zu gewährleisten. Dabei gibt es keinerlei Einbußen bei der Qualität oder Leistungsfähigkeit. Gleichzeitig sind die Kosten niedriger, als wenn etwa eigens Werkzeuge für die konventionelle Fertigung hergestellt werden müssten.

Fazit: Der 3D-Druck in der digitalen Fabrik

In einer Zeit, in der alles durch die Digitalisierung durchdrungen wird, wird auch der 3D-Druck weiter an Dynamik zulegen. Bei der digitalen Fabrik geht es um nicht weniger als die Tatsache, bewährte Methoden, Prozesse und Betriebsmittel derart zu standardisieren, dass sie bei Produktiterationen oder neuen Modellen einfacher wiederverwendet werden können.

Dafür werden, unter anderen, alle am Prozess beteiligten Einzelschritte am Rechner und über digitale Workflows vernetzt, um so einen durchgängigen Produkt- und Datenfluss zu gewährleisten.

Die digitale Fabrik steht bei allen Unternehmen ganz oben auf der Agenda. In diesem Zusammenhang spielt neben Technologien wie Sensorik, Robotik oder Maschine-zu-Maschine-zu-Mensch-Kommunikation der industrielle 3D-Druck eine Schlüsselrolle. Damit wird die AM-Technologie selbst zum Trend und Teil des digitalen Wandels der Gesellschaft.

Kurios bis alternativlos: Die vielfältigen Einsatzgebiete der 3D-Technik

Replikator: spezielles 3D-Druckverfahren „materialisiert“ Objekte

* Bertrand Humel van der Lee ist Geschäftsführer Customer Operations bei EOS in Krailling.

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