Erfolgschancen in der additiven Fertigung
In den letzten Jahren ist das Interesse vieler Unternehmen an der additiven Fertigung gewachsen. Zu Anfang bot der industrielle 3D-Druck zunächst die Möglichkeit, potenziellen Kunden ein Produktdesign zu visualisieren. Mit der Entwicklung neuer Prozesse, Werkstoffe und Anwendungen wächst nun der Wunsch, die additive Fertigung als skaliertes Produktionsverfahren einzusetzen.
Die Chance, traditionelle Fertigungsverfahren zu umgehen und stattdessen einen echten digitalen Herstellungsprozess zu implementieren, eröffnet viele Möglichkeiten. Damit Ihnen der Einstieg in die additive Fertigung gelingt, müssen Sie jedoch bereit sein, Ihre Design- und Produktentwicklungsprozesse in die eigene Hand zu nehmen. Sobald Sie in der Lage sind, eigene Designentwürfe zu erstellen, können Sie sich die einzigartigen Fähigkeiten des 3D-Drucks zunutze machen, um die von traditionellen Fertigungstechnologien gesetzten Grenzen in puncto Form und Funktion zu überschreiten und wirtschaftlichere, designoptimierte und leichtere Bauteile herzustellen.
In der Planungsphase, dem ersten Schritt der Produktentwicklung, gilt es, eine gestalterische Idee in einem Konzept festzuhalten. Dabei geht es darum, ein Design zu entwickeln, das sich anschließend drucken lässt. In den meisten Fällen gibt es Produktelemente, die von der additiven Fertigung profitieren können. So kann es sein, dass sich ein Design mit herkömmlichen Verfahren überhaupt nicht umsetzen lässt. Wenn ein Unternehmen den industriellen 3D-Druck ab der Designphase in sein Geschäftsmodell übernimmt, wird sich das jedoch nicht nur im Produktdesign niederschlagen, sondern auch in den Erträgen.
In der Druckphase trägt die additive Fertigung dazu bei, die Dauer vom Konzept bis zur Markteinführung drastisch zu verkürzen. Mit dem industriellen 3D-Druck lassen sich negative Auswirkungen langer Vorlaufzeiten vermeiden und Lösungen für eine kurzfristige Produktionsüberbrückung finden. In der Druckphase kommt auch der sogenannte Digital Twin ins Spiel, der die sich auf verschiedene Bauteile beziehenden Fertigungsdaten zu einem sich selbst optimierenden Geflecht verknüpft. Diese Fertigungsdaten umfassen Angaben zu Verarbeitungsparametern, Bauprozessüberwachungen und Inspektionen ebenso wie Ergebnisse von Zugprüfungen und CT-Scans. Der Vergleich der verschiedenen Digital Twins dient dazu, Verbesserungspotenziale für den Fertigungsprozess und das Bauteil zu ermitteln. Er bietet zudem die Möglichkeit, den Freigabedatensatz mit den Fertigungsdaten in einem digitalen Inventar zu hinterlegen.
Die Optimierungsphase (Designverifizierung) ist das am häufigsten genutzte Verfahren im 3D-Druck, kann aber zum schwersten und teuersten Schritt werden, da der Ingenieur ggf. immer wieder verifizieren muss, ob ein Bauteil akkurat gefertigt wurde. Im Zuge der additiven Fertigung kann ein Ingenieur ein Bauteil innerhalb weniger Stunden drucken und in den Händen halten, was die Anzahl der Designzyklen verringert und die Qualität des Konsumguts verbessert. Ein Ingenieur kann sogar mehrere Gestaltungskonzepte gleichzeitig prüfen, was der Produktqualität zugutekommt. Die Designverifizierung gehört seit nunmehr zwanzig Jahren zum Arbeitsalltag von Ingenieuren, was aber nicht bedeutet, dass sie keinen Änderungen unterzogen ist.
Es ist eine Sache, die drei Phasen der additiven Fertigung zu beschreiben; eine andere ist es, den Produktentwicklungszyklen auch wirklich in die eigenen Hände zu nehmen. Unternehmen sollten additive Fertigungstechnologien in kurzen Abständen immer wieder bewerten. So lassen sich nicht nur die Designentwicklung verbessern und die Effizienz der Produktentwicklung steigern, sondern auch die Grenzen traditioneller Fertigungsverfahren verwischen. Damit dies gelingt, müssen Unternehmen über ein eigenes AM-Labor verfügen, dessen Mitarbeiter sich für die Ausweitung des industriellen 3D-Drucks einsetzen und durch Einbindung geeigneter Werkzeuge einen Wandel in der Unternehmenskultur auslösen. Einen einflussreichen Unternehmensvertreter oder ein leistungsfähiges Team mit dem Einstieg in die additive Fertigung zu betrauen, hat entscheidenden Einfluss auf die Erfolgschancen des Unternehmens.
Besitzt Ihr Unternehmen noch keine oder nur wenig Erfahrung im industriellen 3D-Druck, empfehle ich Ihnen die Präsentation anzuschauen, die ich anlässlich der IMTS 2020 gegeben habe.
