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Hersteller deutscher Konsumgüter nutzen den 3D-Druck

Auf 30. März 2021 von Regina P. veröffentlicht
konsumgüterhersteller

Die Technologien der verschiedenen 3D-Druck Verfahren werden verstärkt auf ihre Anwendung zur Massenproduktion optimiert. Was einst beinahe ausschließlich zum Rapid-Prototyping und für die Herstellung von Ersatzteilen genutzt wurde, bewegt sich heute zunehmend auf die Fertigung von Endprodukten, wie Konsumgüter, zu. Hersteller wie Adidas wollen das Potenzial insbesondere in den Bereichen Design und Personalisierung nutzen, um die Produktqualität dank individualisierter, 3D-gedruckter Produkte auf eine neue Ebene zu katapultieren. Speziell für diese Güter, nehmen die Herstellungskosten im Vergleich zu Massenprodukten einen geringeren Stellenwert ein und stellen somit auch für die Konsumgüter Hersteller ein weniger großes Problem dar. In einer Befragung der IFH KÖLN und KPMG haben gaben rund 55% an, dass sie bereit sind einen Aufpreis für ein maßgeschneidertes Produkt zu bezahlen. Mit individualisierten Produkten will sich besonders die jüngere Zielgruppe vom sogenannten “Mainstream” abheben. Ein Trend den Unternehmen für sich zu nutzen wissen. Darüber hinaus ist der Einsatz der additiven Fertigung für FMCG und Gebrauchsgüter-Hersteller auch auf Grund von geringeren Herstellungszeiten und einer gesteigerten Ressourceneffizienz interessant. In diesem Artikel wollen wir Ihnen die Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Druck für Konsumgüterhersteller anhand einiger Beispiele vorstellen.

Henkel beschleunigt den industriellen Einsatz der additiven Fertigung

Henkel wurde 1876 von Fritz Henkel gegründet. Das Unternehmen, welches sich einst ausschließlich auf den Vertrieb von Waschmittel fokussiert hat, zählt mittlerweile zu den größten deutschen Konsumgüterherstellern. Dies gelang vor allem durch die stetige Ausweitung des Produktsortiments. Heute hält Henkel marktführende Positionen in den Bereichen Adhesive Technologies, Beauty Care sowie Laundry & Home Care. Henkel Adhesive Technologie hat 2020 45 Prozent des Gesamtumsatzes von 19,3 Milliarden Euro erwirtschaftet und zählt somit zum umsatzstärksten Unternehmensbereich. Zu diesem zählt auch die Marke Loctite 3D Printing. Weil der Konsumgüterriese in den letzten Jahren immer mehr Resin Materialien, Lösungen sowie Geräte für die additive Fertigung in sein Produktportfolio aufgenommen hat, konnte die Marktmacht des Unternehmens zusätzlich gestärkt werden. 

So finden sich im Sortiment neben Photoplastischen und Photoelastischen Harzen für SLA und DLP-Verfahren auch Carbon Materialien, Aushärtungslösungen und Automatisierungsanlagen für die additive Fertigung. Die Beschleunigung des industriellen Einsatz von additiven Verfahren steht für Henkel im Fokus, weshalb der Konsumgüterhersteller darauf pocht seine Kräfte mit anderen Unternehmen zu bündeln. Daraus sind beispielsweise Partnerschaften mit AM-Akteuren wie HP, EnvisionTEC und Carbon hervorgegangen, sowie 2020 auch eine Kooperation mit dem kalifornischen Origin, welches mittlerweile zu Stratasys gehört. Gemeinsam mit Origin hat Henkel 3D-gedruckte Nasenabstrichtupfer (NP-Tupfer) zur Anwendung für COVID-19 Tests entwickelt. Für den medizinischen Einsatz musste dabei neben der Materialeignung für klinische Standards, die Geometrie des Stäbchen zur Entnahme der Viren beachtet werden. 

henkel

Es wurden verschiedene Geometrien für die 3D-gedruckten Tupfer getestet (Foto: Henkel/Origin)

Es konnten unter Einsatz der Albert Software rasch biokompatible medizinaische Fotopolymere identifiziert werden, welche für den Einsatz im Origin Materialentwicklungssystem maßgeschneidert wurden. In Zusammenarbeit mit dem Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) wurde die klinische Eignung des Endprodukt mit der Polymerase-Kettenreaktion schließlich sichergestellt und die NP-Tupfer an Gesundheitseinrichtungen, Regierungsbehörden und unabhängige Testcenter ausgeliefert.

Hansgrohe fertigt Hundedusche im mit dem EOS P 396 

Die historischen Anfänge des deutschen Brause- und Armaturenhersteller Hansgrohe führen auf die Metalldrückerei zurück. Gegründet wurde das Unternehmen 1901 von Hans Grohe im Schwarzwald, wo sich auch heute noch der Hauptsitz befindet. Mittlerweile ist die europäische Aktiengesellschaft auf allen Kontinenten vertreten und bietet Kunden Premium-Produkte für Bad und Küche. Mit rund 4700 Mitarbeitern und einem Umsatz von 1 Milliarden Euro jährlich, zählt hansgrohe zu den führenden Design-Marken im Sanitärbereich. Damit nicht nur Menschen, sondern auch Vierbeiner in den Genuss eines hansgrohe Duschkopfes kommen können, hat sich das Unternehmen an EOS, den deutschen Spezialisten für den industriellen 3D-Druck, gewandt. Gemeinsam ist die Hunde-Brause furly entwickelt worden, für welche der  EOS P 396 3D-Drucker eingesetzt wurde. In dieser Zusammenarbeit gelang es, in nur 6 Monaten ein Minimum Sellable Product (MSP) zur Marktreife zu bringen. Damit der pulverförmige Werkstoff PA 2200 für die Produktion genutzt werden konnte, musste eine Trinkwasser-Zertifizierung beantragt werden. Nach der erfolgreichen Zulassung des Material, konnte der furly Prototyp sowie das erste Serienlos der 5000-teiligen Produktionsreihe erfolgreich mit dem EOS P 396 3D-Drucker gefertigt werden. Der Einsatz der additiven Fertigung für den Hunde-Duschkopf ermöglichte es rund ein Drittel der sonst notwendigen Bauteile einzusparen und den Produktentwicklungsprozess vom Design zum verkaufsfähigen Produkt zu beschleunigen. Außerdem entfiel durch die additive Herstellung ein sonst aufwendiges Verschweißen von Einzelteilen. 

furly hundedusche

Die furly Hundedusche hat spezielle Noppen für die Fellpflege. (Foto: Grohe)

Der Hunde-Duschkopf ist dabei aber nicht das einzige Produkt aus dem Hause Hansgrohe, welches den 3D-Druck in der Produktion eingesetzt hat. Bereits 2019 hat Grohe die Icon 3D-Serie in Zusammenarbeit mit Trumpf vorgestellt, zu welcher auch ein Luxus-Wasserhahn für 12.000 Euro zählt. Für dessen Fertigung ist laut Angaben des Premiumherstellers ein spezielles Metallpulver entwickelt worden. Der Preis für das 3D-gedruckte Design Objekt schlägt damit im Vergleich zur furly Hundedusche ordentlich zu Grunde. Diese ist bereits ab 80€ erhältlich. 

Adidas macht 3D-gedruckte Zwischensohlen massentauglich

Adidas zählt gemeinsam mit Nike zu den führenden Sportartikelherstellern. Das deutsche Unternehmen, das 1949 in Herzogenaurach von Adi Dassler gegründet wurde, verzeichnet einen Gesamtjahresumsatz von rund 22 Milliarden Euro und beschäftigt alleine in Deutschland rund 10.500 Mitarbeiter. Wie bereits erwähnt, sehen wir eine zunehmende Integration des 3D-Drucks für Endverbraucher Produkte. Ein Trend, welchen auch adidas für sich entdeckt hat und gezielt zur Individualisierung seiner Produkte nutzt. Bereits 2015 hat adidas mit dem belgischen Materialise kooperiert und den Futurecraft 3D, mit individualisierter, 3D-gedruckter Zwischensohle, den Markt gebracht. Es blieb jedoch längst nicht bei diesem Modell. So haben wir neben dem Futurecraft 3D auch vom Futurecraft 4D (bei welchem adidas das Ziel hatte mehr als 100.000 Stück zu verkaufen) und den neuesten Modellen 4D Fusio oder ALPHAEDGE 4D berichtet, welche ebenso über 3D-gedruckte Zwischensohlen verfügen und aus einer Zusammenarbeit mit dem amerikanischen Carbon hervorgingen. Für diese wurde die Carbon hauseigene Digital Light Synthesis™ Technologie eingesetzt, welche der Stereolithografie ähnelt. Adidas nutzt die additive Fertigung aber nicht ausschließlich für Schuhe. 2018 hat adidas Sport eyewear zwei Laufbrillen präsentiert, bei welchen ein 3D-gedruckter Rahmen das Design prägt.

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Foto: adidas Sport eyewear

Die Bauweise macht die Modelle zum Leichtgewicht und sorgt für eine optimierte Ventilation während des Sport. Roland Keplinger, Head of Design bei adidas Sport eyewear hat damals den Einsatz wie folgt begründet: „Bei der evolver 3D_F und aspyr 3D_F sind die wahren Revolutionen im Detail versteckt. Wir nutzen Digital Light Synthesis, eine der modernsten Formen der 3D-Drucktechnologie, um über 500 individuell aufgebaute Streben mit dem Einsatz von Licht, Sauerstoff und hoch entwickeltem Pulvermaterial zu erschaffen. Die neuen 3D_F Formen sind nur ein erster Einblick in die Zukunft, da den Designern jetzt unendliche Möglichkeiten offen stehen, um ihrer Kreativität freien Lauf zu lassen.“

Mit Staedtler’s 3Dsigner zum individuellen Stift

Es ist beinahe 200 Jahre her, als sich Johann Sebastian Staedtler dazu entschied, seine Bleistifte in der gesamten Welt zu etablieren. Seit 1835 wächst STAEDTLER Mars GmbH & Co.KG stetig weiter und ist heute bereits in 150 Ländern vertreten. Das Sortiment wurde dabei großzügig ausgeweitet und umfasst heute alle denkbaren Schreibgeräte sowie Künstlerbedarf. Das Unternehmen beschäftigt mehr als 3000 Mitarbeiter und hat einen jährlichen Umsatz von rund 226 Millionen Euro. Bereits vor einigen Jahren hat der Schreibwarenhersteller das Potenzial des 3D-Druck erkannt und 2016 eine Kollektion 3D-gedruckter Stifte für Kinder auf den Markt gebracht. Die Schreibgeräte wurden mit Hilfe des STAEDTLER 3Dsigner individuell per App angepasst. Neben verschiedenen Motiven konnten verschiedene Farben gewählt und der Stift mit dem eigenen Namen versehen werden.

Miele unterstützt Kunden beim 3D-Druck von Zubehör

Die Miele & Cie. KG zählt ebenfalls zu den bekanntesten deutschen Konsumgüterhersteller. Das Unternehmen wurde bereits 1899 von Carl Miele und Reinhard Zinkann gegründet und machte ihr ehemaliges Leitmotiv zur Unternehmensphilosophie: „Immer besser“. Damals wurde Miele zur Herstellung von Milchzentrifugen ins Leben gerufen und verschrieb sich kurzzeitig der Automobile. Heutzutage vertreibt der Hersteller Elektrogeräte für Haushalte und Industrie, wobei 2020 ein Umsatz von 4,5 Milliarden Euro verzeichnet werden konnte. Mit ca. 21.000 Mitarbeitern in 49 Ländern und unabhängigen Importeuren in weiteren 50 Ländern gehört Miele zu den weltweit führenden Anbietern von Premium-Hausgeräten.

Letztes Jahr erkannte auch Miele die Chancen der additiven Fertigung und führte mit 3D4U kostenlose STL-Dateien zum Download ein. Die Dateien umfassen eine größere Serie an 3D-druckbarem Zubehör, welche in drei Kategorien unterteilt wurden: Staubsauger-Zubehör, Küchenhelfer und Heimwerker-Zubehör. Für Staubsauger bietet der deutsche Hersteller gleich fünf 3D4U-Dateien: einen Micro-Handgriff, einen Seifenblasen-Aufsatz, eine Flexi-Düse, einen Mono-Halter und einen Wertteilabscheider. Zu den Küchenhelfern gehört dahingegen lediglich ein Dekor-Dosieren und ein Kaffee-Clip. Für alle Heimwerker kreierte Miele eine Bohrlochabsauger- und Twin-Adapter-Datei. 

Mit seinem besonderen Service und innovativen Dateien spricht Miele vor allem Anwender in Besitz eines FDM-Druckers an, wobei das Unternehmen ebenfalls die Verwendung von PLA-Filamenten empfiehlt. Alle Druckvorlagen werden kostenlos angeboten und können auf der Plattform Thingiverse gefunden werden, welche zur Sammlung und zum Austausch digitaler Design-Daten dient. Wenn man einen genaueren Blick auf die 3D4U-Dateien in Thingiverse wirft, sticht der Kaffee Clip als Beliebteste heraus. 

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Miele Zubehör: Kaffee Clip (Foto: thingiverse)

Die Idee dahinter ist, dass der besondere und intensive Kaffeegeschmack gewahrt werden soll, indem die geöffnete Kaffeeverpackung bestens wieder verschlossen wird. Der 3D-gedruckte Kaffee Clip von Miele soll gleich zwei „Probleme“ auf einmal lösen: Offensichtlich dient er zum Verschließen der offenen Kaffeeverpackung, kann aber zur gleichen Zeit auch als Dosierer verwendet werden. Der Clip ist in zwei Varianten verfügbar: für kleinere Tüten mit ca. 250 g Inhalt und für größere Tüten mit ca. 1.000 g Inhalt. Die Druckhinweise von Miele umfassen unter anderem die Resolution (0.15), das Infill (20 – 25 %) und das Filament-Material (PLA). Alle 3D4U-Dateien finden Sie hier.

Neben diesen bekannten deutschen Konsumgüterherstellern gibt es natürlich zahlreiche internationale Unternehmen, die Alltagsobjekte additiv fertigen. Dabei beschränkt sich die Bandbreite nicht nur auf einen Sektor. Ganz im Gegenteil: Der 3D-Druck findet in den verschiedensten Bereichen Einsatz. So haben wir bereits von 3D-gedruckte Kameras, 3D-gedruckte Brillen, 3D-gedruckte Fahrradhelmen, 3D-gedruckte Möbelstücken und mehr berichtet. Wir sind gespannt, welche innovativen, additiv gefertigten Konsumgüter wir in Zukunft bestaunen dürfen.

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