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Warum 3D-Druck?

Auf 23. Juli 2018 von Kathrin J. veröffentlicht
3D-Druck

Dies scheint eine einfache Frage zu beantworten, da jeder darüber spricht, wie revolutionär die 3D-Technologie ist und wie man jeden Tag von neuen großen Unternehmen hört, die 3D-Druck im Zuge der sogenannten Industrie 4.0 in ihr Unternehmen integriert haben. Aber in welchem ​​Umfang sollte ein Unternehmen die Technologie in seinen Herstellungsprozess einbeziehen?

Um die Verwendung dieser Technologie vollständig zu verstehen, wollten wir in diesem Artikel die Hauptvorteile des 3D-Drucks auf einfache Art und Weise darstellen. Nachdem wir alle positiven Aspekte betrachtet hatten, fassen wir sie im Folgenden zu 4 Hauptideen zusammen.

1. Reduzierte Produktionskosten für kleine Serien

Der erste positive Aspekt, der einem beim 3D-Druck einfällt, ist der wirtschaftliche Aspekt. Durch die Verringerung von Material im Vergleich zu substraktiven Technologien (wie CNC-Bearbeitung) und durch die Vereinfachung der Montage, aber auch durch die Verkürzung und Reduzierung der Kosten des gesamten Supply-Chain-Prozesses, sind die Herstellungskosten von 3D-Druck im Vergleich zu anderen Fertigungsmethoden geringer. Darüber hinaus impliziert die additive Fertigung (anderer Name für 3D-Druck) konstante Stückkosten der Produktion, da im laufenden 3D-Druckprozess kein Werkzeug benötigt wird, verglichen mit z.B. Spritzgießen. Das wiederum führt zu nahezu keinen Skaleneffekten. Obwohl dieser letzte Punkt mit einem Nachteil einhergehen kann, ist er zugleich ein Vorteil für die Unternehmen, die benutzerdefinierte Teile oder Kleinserien herstellen, solange die Produktion eine bestimmte Anzahl nicht überschreitet.

3D-Druck

Die obige Grafik zeigt die Produktionskosten im Zusammenhang mit 3D-Druck im Vergleich zu herkömmlichen Methoden in Abhängigkeit vom Volumen der gewünschten Einheiten. Wie man sehen kann, gibt es einen großen Unterschied der Einzelstückkosten bei kleinen Serien. Sicherlich sind die traditionellen Herstellungsverfahren in der Produktion für große Serien immer noch die günstigeren Verfahren. Aber dank 3D-Druck ist es nicht mehr notwendig, ein Produkt im großen Umfang (großen Serien) zu produzieren, so dass es rentabel ist. Konkret bedeutet das, dass man mit dem 3D-Druck nun kleine Produktserien gewinnbringend produzieren kann. Dies ist ein großer Vorteil, der auch kleinen Unternehmen den Weg zum Markteintritt ebnet.

2. Ein schneller Herstellungsprozess

Obwohl der 3D-Druck eines Teils einige Stunden dauern kann, ist es immer noch eine schnellere Methode der Produktion, wenn der Produktionsprozess als Ganzes betrachtet wird. Die Dauer des Produktentstehungsprozesses kann von ein paar Monaten auf einige Wochen reduziert werden.

Durch die Integration des 3D-Drucks kann ein Unternehmen schnell verschiedene Versionen eines Prototyps entwerfen, anstatt die Leistung auszulagern und mehrere Tage zu warten, bis eine neue Iteration des Konzepts vorliegt. Natürlich bringt diese Integration auch Kosten mit sich, aber sie ermöglicht es schließlich, während der Entwurfsphase eines Produktes Flexibilität zu erreichen und letztendlich die Vermarktung des Produkts zu beschleunigen. Ein Trend, der das Konzept von „Rapid Manufacturing“ bzw. „Rapid Prototyping“ hervorgebracht hat, einer der ersten Namen, unter denen der 3D-Druck in den 90er Jahren bekannt war.

3D-Druck

Der 3D-Druck bietet eine größere Flexibilität während der Prototyping-Phase

 „Die additive Fertigung ermöglicht es, Innovationen sehr schnell und kostengünstig zu testen. Wir sind nicht mehr in einem Projektmanagement-Typ „Wasserfall“, wo alles im Voraus geplant wird. Wir befinden uns nun in einem iterativen Ansatz, welcher sehr viel agiler ist.“ Théophile Guettie, Spezialist für Additive Fertigung bei Bosch

Es gibt weitere Aspekte, die dazu beitragen die 3D-Technologie zu einer „schnellen“ Technik zu machen, wie unter anderem die Fähigkeit, mehrere sehr unterschiedliche Objekte auf der selben Druckplatte zu drucken. Aber auch die Idee, ein funktionales oder komplexes Modell in einem Schritt zu erstellen und damit chronologische Montageschritte zu vermeiden, beschleunigt den Prozess.

3. Mit 3D-Druck zur Formfreiheit

Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks ist die Fähigkeit, Teile von großer geometrischer Komplexität zu drucken. Formen, die mit herkömmlichen Methoden undenkbar waren, können jetzt mit dem 3D-Drucker leicht realisiert werden.

Man muss sich nicht an die technischen Einschränkungen eines Herstellungswerkzeugs anpassen, um ein 3D-Modell zu entwerfen . Es ist ein neues Feld von Möglichkeiten für Designer und andere 3D-Modellierer entstanden, derer Kreativität auch bei der Umsetzung nahezu keine Grenzen mehr gesetzt sind. 3D-Druck bietet eine technologische Chance, die gänzlich neue 3D-Designmethoden hervorgebracht hat.

3D-Druck

Unter diesen neuen Techniken finden wir die topologische Optimierungssoftware, die, wie der Name schon sagt, das Design eines Raumes bezogen auf seine eigenen mechanischen Zwänge optimiert. Das Ziel ist das Verringern von überschüssigem Material, um Produktions- und Verbrauchskosten zu reduzieren. Ein Kriterium, das für Anwendungen wichtig ist, bei denen das Gewicht von größter Bedeutung ist, so wie in der Luft- und Raumfahrt oder im Motorsport.

Andere Konzepte, wie das generative Design, das auf Biomimetik beruht, oder die Schaffung von Gitterstrukturen, um Teile zu verstärken, tragen ebenfalls zur Designrevolution bei der Produktentwicklung bei.

Zu den Pionieren dieser Bewegung zählen Unternehmen wie Airbus mit einem bionischen Designflugzeugkonzept, XtreeE mit dem Bau eines von der Natur inspirierten Betonpavillons oder das amerikanische Studio Nervous System im Bereich Schmuck. Angefangen mit dem Entwurf auf dem Computer, wird mit 3D-Druck dann jedes Schmuckstück des Studios einzigartig, personalisiert und kann ein unglaubliches Design vorweisen, welches an Korallen erinnert.

3D-Druck

Die Kreationen von Nervous Systems

4. Der Beginn der On-Demand-Produktion

Ein letzter bemerkenswerter Punkt betrifft die Digitalisierung von Industriekatalogen. In ein paar Jahren könnten die Produkte auf einfache digitale Dateien reduziert werden, mit dem Ziel, die Bestandsverwaltung zu beenden. Ein Trend, der durch die Studie des finnischen MTB-Forschungszentrums bestätigt wurde, denn diese erklärt, dass mindestens 5% der Ersatzteile bereits digitalisiert und 3D-gedruckt werden könnten.

Große Konzerne wie Boeing, Volvo oder Volkswagen unternehmen solche Initiativen, um Kunden Zugang zu digitalen Versionen ihres Teilekatalogs zu verschaffen. Andere Initiativen wie Boulanger bieten Privatpersonen an, eine defekte Komponente eines Produktes direkt herunterzuladen und so auch gegen die in der Wirtschaft übliche geplante Alterung von Produkten (auch Obsoleszenz genannt)  anzugehen.

Ganz allgemein ist es das Aufkommen von On-Demand-Produktion, angetrieben von der Entwicklung des Internets und formalisiert durch die neuesten Fortschritte im 3D-Druck. Jede Bestellung eines 3D-gedruckten Teils funktioniert ist in nur einem Ablauf möglich. Am Ende des Tages, führt dies zu tiefgreifenden Veränderungen in der Lieferkette vieler Branchen. Es eröffnet den Weg zur Massenanpassung vieler Konsumgüter, ob Spielzeug, Schuhe, oder Kopfhörer. 3D-Druck

Die Plattform Happy3D-Plattform von Boulanger bietet seinen Kunden die Möglichkeit, 3D-Ersatzteile zu drucken.

Um noch tiefer in die Materie einzusteigen, laden wir Sie ein, die Schriften von Thierry Rayna zu lesen, einem Professor für Wirtschaftswissenschaften an der École Polytechnique in Paris, der sich seit einigen Jahren mit den Auswirkungen des 3D-Drucks auf Geschäftsmodelle beschäftigt. Eine seiner Arbeiten mit dem Titel „Wird die industrielle Revolution des 3D-Drucks stattfinden?“ fasst die 3 Gründe zusammen, die ein Unternehmen dazu bringen sollten, die 3D-Technologie zu verwenden: wenn es die Dringlichkeit gibt, wenn das Produktionsvolumen niedrig ist oder wenn die Form der Objekte so beschaffen ist, dass es gar nicht mit anderen Technologien erstellt werden kann. Abschließend befasst er sich mit der Empfehlung, die möglichen Synergien zwischen dem 3D-Druck und anderen innovativen Technologien, also der Vernetzung von bspw. Bio-Mimikry oder Big Data zu untersuchen, um das Anwendungsspektrum zu erweitern.

Verwenden Sie den 3D-Druck und wenn ja, aus welchen Gründen? Teilen Sie uns Ihre Meinung mit und kontaktieren Sie uns. Möchten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter und folgen Sie uns auf FacebookTwitter und Google+, um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Außerdem sind wir auch auf XING und LinkedIN zu finden.

Die 14 cKommentare

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  1. […] ist nicht die erste Anwendung, bei der der 3D-Druck für die Biomimetik von Vorteil ist. Da die Technologie eine neue Stufe der Designfreiheit ermöglicht, können Designs […]

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