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Additive Fertigung 3D-Druck in der Serienproduktion

| Autor: Katharina Juschkat

Die Technik des 3D-Drucks selbst ist längst bekannt. Neu ist jedoch, dass Unternehmen die Technologie zunehmend auch für die Serienproduktion einsetzen. Ein Überblick.

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Immer häufiger werden nicht nur Prototypen, sondern auch Serienprodukte additiv gefertigt. Langfristig könnte das die Logistikprozesse nachhaltig ändern.
Immer häufiger werden nicht nur Prototypen, sondern auch Serienprodukte additiv gefertigt. Langfristig könnte das die Logistikprozesse nachhaltig ändern.
(Bild: © prescott09/Fotolia.com)

Bedächtig bewegt sich die Düse des 3D-Druckers über die Oberfläche und legt eine langsame Spur aus blauem Kunststofffilament, das sogleich aushärtet. Schicht um Schicht bewegt sich die Düse vor und zurück, Schicht um Schicht senkt sich die Oberfläche langsam ab, wächst das 3D-Gebilde in die Höhe. Stützstrukturen umfangen das zarte Geflecht der Kunststofffäden. Die Düse funktioniert wie eine kleine Heißklebepistole – genauso wurde das sogenannte Fused-Deposition-Modeling-Drucken übrigens auch erfunden: Scott Crump, Gründer des 3D-Druck-Unternehmens Stratasys, wollte in seiner Garage mithilfe einer Heisklebepistole einfach einen Plastikfrosch für seine Tochter basteln – und erfand das FDM-Verfahren.

Seitdem sind 28 Jahre vergangen, die additive Fertigung ist längst in der Industrie angekommen. Insgesamt 24 % der Unternehmen haben schon Erfahrung mit der Technologie gemacht, ergab eine Umfrage unter 900 Unternehmen aus ausgewählten Ländern, durchgeführt von der Prüfungs- und Beratungsgesellschaft EY. Führend sind die Deutschen: Hier haben 37 % aller Unternehmen schon einmal 3D-Drucker verwendet, weitere 12 % planen den Einsatz. Auch im Umsatz macht sich das bemerkbar: 1 Mrd. Euro wurden deutschlandweit mit 3D-Produkten umgesetzt. Woher kommt das hohe Interesse in Deutschland? Andreas Müller von EY erklärt: „Der 3D-Druck ist wie gemacht für die innovative deutsche Wirtschaft. Die Technologie erlaubt den Unternehmen, kleinere Stückzahlen und kostengünstigere Prototypen herzustellen und neue Materialien anzuwenden.“

Serienprodukte aus dem 3D-Drucker

Am häufigsten wird die Technologie bis heute für das Proto­typing verwendet: Dabei wird aus dem CAD-Modell in wenigen Stunden der erste Prototyp zum Anfassen gedruckt. Auch für die Herstellung von Ersatzteilen verwenden Unternehmen den 3D-Druck – die Deutsche Bahn beispielsweise druckt Ersatzteile, um Reparaturkosten zu sparen. Und für die Serienproduktion? Tatsächlich setzen auch hierfür Unternehmen die additive Fertigung schon ein, und auch hier ist Deutschland führend – wenn auch nur mit 5,5 % aller Unternehmen. Ein Unternehmen, das den 3D-Druck heute schon für die Produktion verwendet, ist Airbus: In einer eigens dafür errichteten Produktionshalle in Friesland druckt der Flugzeughersteller z. B. Rohrkrümmer und Kabinenhalter aus Titan. Auch Leichtbaulager werden heute schon additiv hergestellt: Mithilfe des Lasersinterns stellt Franke beispielsweise seine Drahtwälz­lager her, die sich durch eine leichte, bionische Innenstruktur kennzeichnen. Vor allem asiatische Länder planen jedoch, aufzuholen: Für die nächsten fünf Jahre wollen 56 % der Unternehmen in China und Südkorea Serienprodukte mit dem 3D-Drucker herstellen.

Dennoch verhalten sich viele Unternehmen gegenüber dem 3D-Druck noch abwartend. Die meisten zögerlichen Unternehmen scheuen die hohen Einführungskosten oder beklagen die fehlende Expertise im eigenen Unternehmen. Dennoch geht Müller von EY davon aus, dass der Trend zur additiven Fertigung weiter zunimmt. Für die Kosten und das fehlende Fachwissen, das vor allem kleinere Unternehmen abschreckt, könnten 3D-Druck-Anbieter Abhilfe schaffen: „So müssen kleinere Unternehmen nicht selbst die Technik und die Expertise finanzieren und können Teile bestellen, wann immer sie diese brauchen“, erklärt Müller.

Nimmt die Herstellung mit 3D-Technologien vor allem in der Produktion weiter zu, könnten sich auch die Produktions­standorte verändern – 43 % aller deutscher Unternehmen erwarten, dass die Produktion mithilfe des 3D-Drucks vermehrt zurück ins Inland verlagert oder die Produktion an Dienstleister vergeben wird. Der Verband 3D-Druck e. V. spricht von der nachhaltigen Gestaltung der Logistikprozesse: „Wo heute Ersatzteile um die Welt transportiert werden müssen, könnten schon bald lediglich Datentransporte stehen.” Möglich ist auch, dass sich in Verbindung mit der Digitalisierung und Industrie 4.0 komplett neue Produktionskonzepte entwickeln – wie wäre es mit einer vollautomatischen 3D-Fabrik?

Bis jetzt geht noch vieles von Hand. Nachdem der Drucker einige Stunden später fertig ist, werden die Stützstrukturen vorsichtig von dem noch warmen Bauteil weggebrochen. Dann ist das 3D-gedruckte Zahnrad fertig zum Einsatz.

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Über den Autor

 Katharina Juschkat

Katharina Juschkat

Redakteurin, Vogel Communications Group