Innovationstreiber 3D-Druck?

Ob Start-ups oder globaler Konzern: Mit der großflächigeren Einführung des 3D Drucks in der Industrie könnten die Karten neu gemischt werden. 3D-Druck via Cloud für alle?

Der 3D-Druck ist in der Industrie angekommen. Aktuell entstehen die ersten Fabriken, die vollständig auf 3D-Druckverfahren setzen. Auch wenn dieser Befund nicht ganz überraschend ist, sind die tatsächlichen Auswirkungen dieser potentiellen Schlüsseltechnologie erst in ihren Anfängen zu beobachten. Die damit verbundenen Transformationsprozesse, neue Geschäftsmodelle und die durch 3D-Druck in großem Maßstab möglichen Innovationen sind gerade erst am Entstehen.

Darum stellt sich die drängende Frage, was die aktuellen Herausforderungen sind, die mit den neuen, additiven Fertigungsverfahren einhergehen? Was ist nötig, damit diese Technik zum neuen Industriestandard wird? Was ist mit der lange gehegten Idee, dass jeder seinen eigenen 3D-Drucker zuhause stehen haben könnte und sich neue Produkte einfach selbst ausdruckt? Sind die Hoffnungen vom 3D-Druck als dem neuen Innovationstreiber tatsächlich berechtigt?

Automobilindustrie als Gradmesser
Was der aktuelle Stand der Technik ist, lässt sich an einzelnen Industriezweigen konkret veranschaulichen. Insbesondere der Automobilindustrie, die oft als ein Gradmesser für aktuelle Entwicklungen herangezogen wird, prognostiziert die Strategieberatung Oliver Wyman in ihrer jüngsten Studie einen „fundamentalen Wandel neuer Dimension“. Als einer der markantesten Trends bis 2030 wird dabei die „Glokalisierung“ genannt. Das bedeutet, dass im globalen Maßstab immer stärker vor Ort produziert wird. Die Folge ist nichts weniger als die vollständige Umgestaltung und Neuordnung der aktuellen Lieferketten und Distributionswege.

Eine der Schlüsseltechnologien, die dies ermöglicht, ist dabei der 3D-Druck. Prognosen wie diese gehen allerdings über die Tatsache hinweg, dass es sich bei dieser Technik um ein hochsensibles, komplexes Fertigungsverfahren handelt, das viel fachliches Know-how erfordert. Die Frage also, ob dieses Fachwissen überall und im gleichen oder auch nur ausreichenden Maße vorhanden ist, wird aktuell nur selten gestellt. Tatsächlich sind Fachkräfte mit dem nötigen hochspezialisierten Fachwissen in diesem Bereich rar gesät.

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State-of-the-Art des 3D-Drucks
Dass dem 3D-Druck überhaupt eine solch tragende Rolle innerhalb der sogenannten vierten industriellen Revolution zukommt, ist ebenfalls keine Selbstverständlichkeit. Zunächst wurde die Technologie vor allem dazu eingesetzt, um schneller und effizienter Prototypen herzustellen. Das sogenannte „Rapid Prototyping“ basierte dabei besonders auf dem gängigsten Verarbeitungsmaterial: verschiedene Kunststoffe, also Plastik.

Längst sind aber Drucker am Markt, die neben Kunstoffen alle anderen gängigen Werkstoffe verarbeiten können. Allen voran Metalle wie Titan, Stahl oder Aluminium, aber auch Glas, Keramik oder ein Gemisch aus unterschiedlichen Werkstoffen. Insbesondere bei teuren und seltenen Materialien sprechen ökonomische Gründe für die additiven Produktionsverfahren, weil dabei sehr viel weniger Abfall entsteht und Designs so angepasst werden können, dass eine möglichst geringe Mengen verwendet werden – wenn nötig, sogar während des laufenden Produktionsprozesses. Wissen über die Lagerung, Materialeigenschaften wie chemische und physische Eigenschaften sowie die Verarbeitungsprozesse sind darum kritisch für den erfolgreichen Einsatz von 3D-Druck.

Revolutioniert der 3D-Druck die etablierten Branchen?
Noch vor wenigen Jahren klangen folgende Meldungen nach purer Science-Fiction: „In Saudi-Arabien wurde ein vollständiges Haus ausgedruckt“ oder „Start-up druckt funktionsfähiges Auto aus“. Genau diese Szenarien sind heute aber bereits Wirklichkeit. Und wer hätte als Kind nicht davon geträumt, in einem Auto zu fahren, das aussieht wie das Batmobil!? Oder warum nicht in einem Haus wohnen, das aussieht wie ein Märchenschloss? Genau solche individuellen Kundenwünsche lassen sich dank der additiver Fertigungsverfahren zu einigermaßen vernünftigen Kosten realisieren.

Das beweist beispielsweise das amerikanische Start-up Divergent: In weniger als drei Tagen lässt sich ein vollständig funktionierender Sportwagen – selbstverständlich nach individuellen Kundenwünschen gestaltet – ausdrucken. Aber bedeutet das, dass bald jeder sich diese Träume mit einem 3D-Drucker in der Garage verwirklichen kann?

In vielen Fällen geht es Start-ups oder Projekten wie den genannten, die 3D-Drucktechnik erfolgreich eingesetzt haben, vor allem um den Proof-of-Concept. Die entscheidende Frage ist allerdings, was der nächste Schritt sein wird und welche Voraussetzungen für das Gelingen erfüllt sein müssen.

Die etablierten Autohersteller werden kaum übersehen, dass die neuen Produktionsverfahren enorme Vorteile mit sich bringen. Anstatt ein Design zu entwerfen und dann in der Folge millionenfach zu produzieren, ist der Schritt vom Concept-Car zum finalen Produkt scheinbar nur noch ein Klick entfernt – wenngleich in diesem Szenario unterschlagen wird, dass in Wahrheit sehr komplexe Software im Hintergrund der neuen Drucktechnik beherrscht werden muss. Nichtdestotrotz liegen die Vorteile auf der Hand: Anstatt große Produktionshallen zu bauen und mit teuren Maschinen zu bestücken, genügt letztlich ein Druck-Raum, der so groß ist wie eine Garage.

Additive Fertigung und Mass Customization
Die Massenproduktion ist das Synonym für die letzte industrielle Produktion geworden. Heute befinden wir uns mitten in der nächsten Phase oder der nächsten Stufe dieses Prozesses. Dabei ermöglichen die neuen Technologien und Entwicklungen wie Künstliche Intelligenz und 3D-Druck nicht einfach nur den nächsten Schritt der Automatisierung. Der eigentliche Charme liegt darin, dass auf dem Niveau der industriellen Fertigung Maßanfertigungen und individualisierte Produkte entstehen können. An die Stelle der Massenproduktion tritt „Mass Customization“. Kleinstserien beziehungsweise die Produktion in der „Losgröße 1“ könnten dank 3D-Druck zum neuen Standard in der fertigenden Industrie werden.

Die großen Vorteile, die der 3D-Druck bei der maßangefertigten Fertigung von Produkten bringt, zeigt sich besonders deutlich im Bereich der Medizin. Schon seit einiger Zeit ist es möglich, Hörgeräte industriell zu fertigen, die individuell an das Ohr des Trägers angepasst sind. Aber auch gedruckte Organe, exakt angepasste Prothesen, individuelle Knochennachformungen und Implantate sind keine Zukunftsmusik mehr. Bei der Umstellung von der herkömmlichen Produktion auf Mass Customization auf 3D-Druckbasis, geht es aber um mehr als die Bedienung neuer Maschinen. Es geht um ein völlig neues Ökosystem, neuen Arbeitsmethoden und -prozessen sowie die Beherrschung komplexer Software.

Die Mobilisierung von Know-how ist erfolgskritisch für den 3D-Druck
Die 3D-Drucktechnik könnte auf diese Weise ganze Industrien verändern. Mit den neuen Fertigungstechnologien gehen jedoch auch neue Arbeitskonzepte einher. Co-Creation, Open Innovation, Production as a Service oder Micromanufacturing sind nur einige Beispiele für die vollständige Neuorganisation von traditionellen Formen der Arbeitsteilung. Aber auch die Etablierung von neuen Fertigungstechniken an unterschiedlichen Orten auf der Welt erfordert die Mobilisierung beziehungsweise den Transfer von Know-how. Das bedeutet in anderen Worten eine Distribution von Wissen. Damit gewinnen Technologiedienstleister wie Solcom eine gestiegene Bedeutung für den erfolgreiche Etablierung und dem Betrieb neuer Schlüsseltechnologien wie dem 3D-Druck. Nur mit dem nötigen Wissen ausgestattetem Fachpersonal wird der 3D-Druck zum neuen Innovationstreiber.
 

Über den Autor
Christian Schön arbeitet als freier Autor und Blogger in Berlin. Zu seinen Schwerpunkten gehören folgende Themen: Die Auswirkung der Digitalisierung auf die Gesellschaft sowie die Transformation der Arbeitswelt durch Big Data, das Internet der Dinge und Künstliche Intelligenz sowie die Industrie 4.0. Seine Texte erscheinen unter anderem auf dem „Big-Data-Blog“, dem „New-Work-Blog“, dem „Bank-Blog“ oder dem Magazin „Digitale Welt“.“