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Was sind die 3D-Druck Trends im Jahr 2019?

Auf 31. Dezember 2019 von Lukas Johannes B. veröffentlicht
3D-Druck Trends

Fragen Sie sich nach dem Stand des 3D-Drucks im Jahr 2019? Was ist im Jahr 2020 zu erwarten? Heute blicken wir auf die Trends zurück, die die AM-Branche im Jahr 2019 geprägt haben! Hinter all diesen Trends steht die Tatsache, dass sich die additive Fertigung zu einem produktionsreifen Prozess entwickelt, was bedeutet, dass die Beteiligung von Unternehmen und Akteuren der Branche wächst. Wir haben 5 3D-Drucktrends für das Jahr 2019 identifiziert, die wir Ihnen nachfolgend vorstellen!

Industrieller 3D-Druck

Der 3D-Druck wird die traditionellen Fertigungsmethoden nicht ersetzen, aber als Ergänzung zu diesen Methoden kann er die Fertigung branchenübergreifend verändern. In der Essentium-Umfrage hat sich die Zahl der Hersteller, die die additive Fertigung für die Großproduktion integriert haben, im Vergleich zu 2018 verdoppelt. Im Laufe des Jahres 2019 haben wir eine breitere Akzeptanz in allen Sektoren und eine größere Anzahl von industriellen Lösungen beobachtet, die von den Herstellern auf den Markt gebracht werden – man denke nur an die Anzahl der industriellen Lösungen, die auf der Formnext 2019 vorgestellt wurden! 3D-Drucktechnologien haben dieses Potenzial schon immer gehabt, aber in der Vergangenheit haben Einstiegsbarrieren ihren Einsatz eingeschränkt. Eine weitere interessante Tatsache aus der von Essentium in Auftrag gegebenen Studie zeigt, dass 47 % der befragten Unternehmen im Jahr 2019 die additive Fertigung für Serien von Tausenden von Teilen nutzen, gegenüber 17 % im Jahr 2018. So arbeitet HP beispielsweise mit Volkswagen zusammen, um Teile im Maßstab 3D zu drucken. In diesem Jahr installierte der Automobilhersteller 90 HP Drucker in seinen Werken und produzierte 10.000 Teile in nur wenigen Wochen. Das Ziel von Volkswagen ist es, 50.000 bis 100.000 Funktionsteile in der Größe eines Fußballs pro Jahr zu drucken.

Desktop Metal’s Production System – Quelle: Desktop Metal

Was die Maschinen selbst betrifft, so sind jetzt größere und industriellere Systeme verfügbar. In einer Studie von CONTEXT verzeichnete der Versand von Industriemaschinen eine Wachstumsrate von 18% im Vergleich zum Vorjahr. Nehmen wir zum Beispiel die Einführung des L1 von Carbon, der von mehreren führenden Unternehmen wie adidas, Riddell oder Specialized für ihre Produktion eingesetzt wird. Darüber hinaus ermöglichen künstliche Intelligenz sowie maschinelles Lernen den Selbstbetrieb von 3D-Druckern für eine größere, effizientere Produktion und Automatisierung. Der vom MIT entwickelte 3D-Drucker Inkbit beispielsweise soll eine Lösung für die industrielle Produktion sein, indem er durch maschinelles Lernen und maschinelle Bildverarbeitungstechnologien 3D-Druckfehler in Echtzeit korrigiert. Darüber hinaus ermöglicht spezialisierte Software wie 3YOURMIND oder AMFG’s den Unternehmen eine nahtlose Automatisierung ihrer additiven Produktion. Schließlich erlebt auch die Nachbearbeitung, einer der Schlüsselschritte im Workflow des Additive Manufacturing, eine Revolution. Die Automatisierung der Nachbehandlung schreitet rasch voran, wie Lösungen wie die von PostProcess Technologies zeigen.

Design for Additive Manufacturing

Additive Fertigung hat ein enormes Maß an Designfreiheit und einzigartige Möglichkeiten in die Fertigung gebracht. Aus diesem Grund haben sich spezifische Designmethoden für AM-Technologien herausgebildet, die Design for Additive Manufacturing (DfAM) genannt werden. Diese Techniken haben es ermöglicht, neue Designs und Innovationen für eine Reihe von Sektoren zu schaffen. Der pannensichere Reifen Uptis ist ein perfektes Beispiel dafür, wie die Untersuchung und Anpassung des Designs eines Teils seine Funktion verändern kann. MX3D ist ein weiteres Unternehmen, das einige der Möglichkeiten zur Optimierung von Teilen durch Modellierung mit DfAM-Techniken wie generatives Design, Topologieoptimierung usw. vorgestellt hat. Hinter diesen Konstruktionsmethoden steht ausgefeilte Software. nTopology ist eine der Software, die es ermöglicht, die Vorteile der additiven Fertigungstechnologien voll auszuschöpfen. Wir können auch die Software von Hyperganic erwähnen, die es den Anwendern ermöglicht, so komplexe Objekte wie die Natur zu entwerfen. Insgesamt haben wir in diesem Jahr eine wachsende Zahl von Beispielen für AM-Designs gesehen, die die funktionale Leistung, Kosten und Zuverlässigkeit von Bauteilen optimieren. Der Erfolg dieser Techniken ist größtenteils auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, Kosten und Fertigungszeit zu reduzieren!

Eine Iteration eines 3D gedruckten Wärmetauschers Quelle: Hyperganic

Materialien

Die Materialien standen in diesem Jahr im Mittelpunkt vieler Weiterentwicklungen. Der Markt für thermoplastische Kunststoffe wächst erwartungsgemäß weiterhin jedes Jahr. Dennoch holen andere AM-Werkstoffe auf: Besonders stark wächst die additive Fertigung mit Metall, was der Wohlers Bericht 2019 bestätigt, der ein Umsatzwachstum von 41,9 % seit 2018 für Metall ankündigt. Tatsächlich war die Formnext 2019 die perfekte Gelegenheit, um aus erster Hand zu erfahren, wie viele Marktteilnehmer auf dieses Segment der additiven Fertigung setzen. Mehr als 180 Aussteller präsentierten Maschinen für die Metall-Produktion auf der Messe! In diesem Jahr waren wir besonders beeindruckt von der Expansion von Desktop Metal – das Unternehmen hat 438 Millionen Dollar an Eigenkapital für seine Metalllösungen eingeworben – aber auch vom Auftauchen neuer Akteure wie Meltio.

Meltios Technologie ermöglicht den 3D-Druck von Metalldrähten und Metallpulvern – Quelle: Meltio

Auch die Verbundwerkstoffe sind gewachsen und konkurrieren bei einigen Anwendungen sogar mit Metall. AREVO, das Unternehmen aus dem Silicon Valley, das eine Technologie entwickelt, die die direkte digitale additive Fertigung von ultrastarken, leichten Verbundwerkstoffteilen ermöglicht, schuf in diesem Jahr den ersten Rahmen aus Kohlefaser für eines seiner Fahrradmodelle. Im Allgemeinen ist der 3D-Druck aus Endlosfaserverbundwerkstoffen in der Festigkeit mit dem 3D-Druck aus Metall vergleichbar, aber er ist leichter und erschwinglicher. Die Vorteile dieser Materialien sind daher für einige Endanwendungen ziemlich offensichtlich, und die Zahl der Akteure in diesem Segment hat sich im Laufe des Jahres 2019 erhöht. Ein Akteur, der in diesem Segment Aufmerksamkeit erregt, ist Anisoprint, dessen neueste Lösung die ProM IS 500 für die industrielle Verbundproduktion angedacht ist. Sogar Desktop Metal hat in diesem Jahr einen neuen 3D-Drucker für diese Materialien auf den Markt gebracht, den sogenannten „Fiber“.

In anderen Branchen werden Hochleistungspolymere wie PEEK, PEKK und ULTEM aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften übernommen. Im medizinischen Bereich ermöglicht die biokompatible Eigenschaft die Herstellung von individuell gestalteten, gedruckten 3D-Implantaten für Patienten. Die Hersteller entwickeln neue HPPs wie Roboze und Sabic, die mit EXTEM™AMHH811F ein neues Material vorgestellt haben, das im Dauerbetrieb Temperaturen von bis zu 230°C aushalten kann! Wir haben auch beobachtet, dass weitere Maschinen entwickelt werden, die mit diesen Materialien arbeiten, darunter der FUNMAT PRO 610 HT von INTAMSYS und das INDUSTRY F420 System von 3DGence. Weitere Trends bei den Materialien waren das Wachstum beim 3D-Druck von Silikon und 3D-Druck von Keramik. Außerdem stellte Sandvik das weltweit erste 3D-gedruckte Diamantverbundmaterial vor!

AREVO Karbon Fahrrad Rahmen – Quelle: AREVO

Sektoren erreichen einen neuen Reifegrad

Jedes Jahr wird die 3D-Druckindustrie einen Durchbruch erleben, und dieses Jahr war keine Ausnahme. Im medizinischen Bereich hat ein Forscherteam der Universität Tel-Aviv (TAU) erfolgreich ein Herz mit Hilfe von menschlichen Zellen in 3D gedruckt. Dieses Herz entsprach vollständig den immunologischen, zellulären und anatomischen Eigenschaften eines menschlichen Patienten. Obwohl es die Größe eines Kaninchenherzens hatte, war seine Komplexität eine absolute Neuheit und zeigt das enorme Potenzial der Bioprinting-Technologien. Eine weitere wichtige Neuigkeit in diesem Jahr war die Erstellung eines 3D-gedruckten Bootes an der University of Maine – das größte 3D-gedruckte Boot der Welt, um genau zu sein. Das Stück war 7,62 Meter lang und wog 2,2 Tonnen! Die Projektteams wurden mit 3 Weltrekorden ausgezeichnet: das größte 3D-gedruckte feste Teil, das größte 3D-gedruckte Boot und schließlich der größte 3D-Drucker. Ein weiterer erwähnenswerter Fortschritt im Jahr 2019 ist die additive Fertigung im Weltraum. Dieser Sektor befindet sich noch in einem frühen Stadium der Einführung, dennoch sind die Aktivitäten vielversprechend – zum Beispiel brachte Relativity Space 140 Millionen Dollar auf, um die erste Firma zu werden, die in diesem Jahr eine vollständig 3D-gedruckte Rakete in die Umlaufbahn gebracht hat!

Das von 3Dirigio 3D-gedruckte Boot – Quelle: UMaine

Nachhaltigkeit

Nachhaltigkeit und 3D-Druck haben eine besondere Verbindung. Tatsächlich kann der 3D-Druck als eine umweltfreundlichere Herstellungsmethode angesehen werden, da nur das wirklich benötigte Material verwendet wird. Im Gegensatz dazu verschwenden subtraktive Produktionstechniken per Definition Ressourcen bei der Herstellung. Einige Projekte in der Branche haben diesen nachhaltigen Aspekt hervorgehoben, indem sie mehrere Lösungen für das Recycling von Abfall angeboten haben: das industrielle IT-System SHR3D von 3devo oder Initiativen wie Zero Waste Future, bei denen 3D-Druckmöbel für Städte gute Beispiele sind. In der Lebensmittelindustrie stießen wir auf das Projekt Upprinting Food und das Projekt Aleph Farms mit ihrer 3D-Biodruck Lösung, die den 3D-Druck von Fleisch im Weltraum ermöglicht. Zwei Initiativen, die ebenfalls zeigen, was in dieser Abteilung getan werden kann. Nicht zuletzt reift die 3D-Baubranche, was bedeutet, dass Initiativen wie „WASP’s“ zur Lösung der weltweiten Wohnungsprobleme durch die kostengünstige, schnelle und nachhaltige Erstellung von Lehmhäusern möglich werden. COBOD hingegen hat in diesem Jahr seinen ersten 3D-Baudrucker nach Saudi-Arabien geliefert!

Der 3devo Recycler und Shredder – Quelle: 3devo

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