Mit Industrie 4.0 befinden wir uns mitten in der vierten Phase der industriellen Revolution, in der es um die Beschleunigung und Optimierung von Prozessen und Wertschöpfungsketten geht.
Nach der Erfindung der Dampfmaschine (Phase 1), der Einführung der Fließbandproduktion (Phase 2) und dem Einsatz von Robotern in der Fertigung (Phase 3) wird jetzt durch die digitale Vernetzung und Kommunikation von Systemen und Maschinen eine selbstorganisierende Produktion geschaffen, die Abläufe und Prozesse optimiert und in der Menschen, Maschinen, Anlagen, Logistik und Produkte direkt miteinander kommunizieren und kooperieren.
Der 3D-Druck ist dabei ein entscheidender Taktgeber in der Entwicklung der Industrie 4.0 und ermöglicht eine individuelle Massenproduktion.
Während sich die drei früheren industriellen Revolutionen immer auf die Optimierung der zumeist subtraktiv arbeitenden Maschinen und deren Prozesse bezogen haben, bringt die vierte industrielle Revolution tatsächlich eine grundlegende Veränderung, durch die sich über die Optimierung hinaus individuelle Produkte in großer Vielfalt und Menge herstellen lassen. Damit ist es denkbar, dass Kunden in der Zukunft bereits beim Einkauf die Ware nach ihren individuellen Wünschen personalisieren und diese dann in einer „Smart Factory“ mit optimierter Maschinennutzung direkt so hergestellt wird.
Das Additive Fertigungsverfahren mit 3D-Druckern revolutioniert fundamental die Art und Weise, wie Produkte von wem und an welchem Ort hergestellt werden – heute und erst recht in der Zukunft. Dadurch kommt ein Teil der industriellen Fertigung von dem Outsourcing in Asien wieder zurück in die Regionale Fertigung.
Bei der additiven Fertigung – dem 3D-Druck – wird ein Teil direkt aus einer 3D-CAD-Datei produziert bzw. in einem Layer-Verfahren Schicht für Schicht „gedruckt“. Werkzeug wird dabei nicht mehr benötigt.
Produkte können im selben Fertigungsschritt und auf derselben Maschine ohne Umstellung gefertigt werden – der 3D-Drucker ist es, der Unternehmen in die Lage versetzt, individuelle Massenfertigung mit der Losgröße 1 zu realisieren.
Wo vorher die wirtschaftliche Auslastung einer Maschine bedingt durch die mit dem Wechsel verbundenen hohen Rüstkosten, nur durch ein Produkt in hoher Stückzahl zu erzielen war, kann nun durch den Einsatz von 3D-Druck die wirtschaftliche Auslastung viel schneller auch durch unterschiedliche Produkte, die zur selben Zeit „in einem Druck“ hergestellt werden, erreicht werden. Die Kosten für das Produkt sind dabei relativ linear, die Gleichartigkeit eines Produktes stellt damit kein Kostenkriterium mehr dar. Das ist es, was die Entwicklung der Industrie 4.0 entscheidend vorantreibt.
Mit dem 3D-Druck wird nicht nur die Produktion von Gütern einschneidend verändert, sondern es entsteht auch eine nachhaltige Veränderung in der Liefer- und Wertschöpfungskette.
Produkte werden vor Ort produziert oder haben auf Grund ihrer neuen Strukturen und Konstruktionsmöglichkeiten ein deutlich geringeres Gewicht, was entweder einen Transport überflüssig macht oder ihn optimiert. Nicht zuletzt erlauben die neuen Verfahren innovative Möglichkeiten bei der Konstruktion oder dem Design von Dingen – die neuen Freiheitsgrade lassen Konstruktionen zu, die es bisher nicht gab, weil diese so nicht zu fertigen waren.
Neben der Konstruktion von neuen und innovativen Produkten gibt es eine ganze Reihe von Geschäftsfeldern, in denen der 3D-Druck schon lange Einzug gehalten hat. Vorreiter sind die Luftfahrtindustrie und die Medizintechnik.
» Der Sportschuhhersteller Adidas bringt dank 3D-Druckern die Produktion zurück nach Deutschland: In seiner Speedfactory fertigt er individuelle Sohlen auf der Basis von 3D-Scans der FüSSe seiner Kunden. «
www.adidas.com/us/speedfactory
www.adidas.com/us/futurecraft
Im Dental-Bereich wird der 3D-Druck schon sehr breit eingesetzt. Von Tools und Werkzeugen für die Zahntechnik bis hin zu Zahnersatz, der dem Patienten direkt eingesetzt werden kann, gibt es hier vielschichtige Verwendungsmöglichkeiten.
Die Automobil-Branche und der Maschinenbau profitieren seit vielen Jahren vom 3D-Druck und setzen das Verfahren bereits heute in der Serienfertigung ein.
Die Technologie hat in den letzten Jahren qualitativ wie technologisch enorme Fortschritte gemacht, die 3D-Drucker sind kleiner und schneller geworden, die Handhabung hat sich weiter automatisiert – das ermöglicht den Zusammenschluss von mehreren 3D-Druckern zu einer „Smart Factory“, die dann im Verbund eine komplette Produktionseinheit für verschiedene Produkte ergeben.
Auch im Bereich der druckbaren Materialien hat sich in den vergangenen Jahren sehr viel getan, die Mehrzahl der möglichen Werkstoffe und damit der möglichen Einsatzgebiete ist den traditionellen Herstellungsverfahren inzwischen bei weitem überlegen.
Lesen Sie in der nächsten Ausgabe mehr dazu:
Welche unterschiedlichen 3D-Druckverfahren es gibt, wie sie sinnvoll eingesetzt werden und wie Ihnen das neue „Center of Competence 3D Printing“ von ALSO bei dem erfolgreichen Einstieg in dieses neue Business helfen kann.