Auf dem Weg zu Großserien

3D-Druck: Höherer Freiheitsgrad im Design

Daniel Cohn ist davon überzeugt, dass sich 3D-Druck irgendwann für Großserien eignen wird. „Bei dem Tempo, das die Technologie aktuell aufnimmt, eher früher als später“, so der Geschäftsführer der Proto-Labs-Standorte in Deutschland.

Daniel Cohn, Geschäftsführer der Proto-Labs-Standorte in Deutschland

2018 wird ein wichtiges Jahr sein, „in dem der 3D-Druck aus seinem Nischendasein ausbrechen wird“, ist sich Daniel Cohn, Geschäftsführer der Proto-Labs-Standorte in Deutschland, sicher.

ITM: Herr Cohn, welchen Stellenwert besitzt 3D-Druck mittlerweile im deutschen Mittelstand?
Daniel Cohn:
Im Entwicklungsbereich und bei der Verkürzung von Entwicklungszyklen ist der Einsatz von 3D-gedruckten Teilen in vielen Firmen nicht mehr wegzudenken – sei es, um einfache Funktionsmodelle schnell prüfen zu können, ein Muster für eine Messe herzustellen oder die in der Entwicklung oftmals unumgänglichen iterativen Näherungsschritte in einem Bruchteil der sonst üblichen Zeit zu meistern.

Neben der Entwicklung kommt der 3D-Druck auch immer häufiger in der Produktion zum Einsatz; häufig beispielsweise im Bereich des Value Engineering, bei dem Funktionen mehrerer konventionell gefertigter Bauteile in einem 3D-gedruckten Teil zusammengefasst werden, oder um komplett neue Wege zu beschreiten, die bisher so nicht möglich waren. Gerade im Bereich des variantenreichen Maschinenbaus kann der 3D-Druck eine der wirtschaftlichsten Lösungen sein.

ITM: Für welche Branchen bzw. Bereiche ist die 3D-Druck-Technologie hier besonders interessant und warum?
Cohn:
Hier ist es tatsächlich kaum möglich, einzelne Branchen hervorzuheben, da alle Branchen von den Möglichkeiten des 3D-Drucks profitieren können. Besonderen Nutzen leistet der 3D-Druck in Branchen mit einem großen Bedarf an Individualisierung in ihren Produkten und einer hohen Variantenvielfalt. Das kann sich vom klassischen Maschinenbau über Medizintechnik, die Automobilbranche bis hin zu Entwicklungsbüros oder auch Architekturbüros erstrecken, um nur einige wenige zu nennen.

Die Besonderheit des 3D-Drucks ist dabei der deutlich höhere Freiheitsgrad im Design und der im Vergleich praktisch komplette Wegfall von Rüst- oder Werkzeugkosten. Das macht den 3D-Druck insbesondere für kleinere Stückzahlen interessant, limitiert ihn aber keineswegs auf diese. Entdeckt ein Entwickler einmal die Möglichkeiten des 3D-Drucks, ist es sehr schwer, sich wieder mit den Einschränkungen konventioneller Technologien abzufinden.

ITM: Wie gestaltet sich die Einführung eines 3D-Druckers ins Unternehmen inkl. Anbindung an die vorhandene IT-Infrastruktur? Mit welchem Aufwand ist die Integration verbunden?
Cohn:
Entgegen dem allgemein verbreiteten Glauben ist der industrielle 3D-Druck nicht so einfach umzusetzen. Die Integration in die IT-Infrastruktur ist hier sicherlich der einfachste Teil. Anspruchsvoller wird es bei der tatsächlichen Nutzung, denn um das Potential des 3D-Drucks zu nutzen und qualitativ hochwertige Teile reproduzierbar herzustellen, ist ein erheblicher Aufwand erforderlich. Das fängt bei der Datenaufbereitung und der Vorbereitung der Abläufe für die Maschine an, geht über die enge Prozesskontrolle der eingesetzten Materialen, Maschinenparameter, Maschinenwartung etc. und endet in den nachgehenden Prozessen, die z.B. im Stereolithographie-Bereich auch einiges an Sachverstand in der Anwendung von chemischen Lösungsmitteln abverlangen. Dies gilt vor allem für den industriellen 3D-Druck (SLA, SLS, DMLS, MJF und andere).

Daher wird es meines Erachtens nur wenigen, sehr großen Firmen vorbehalten sein, 3D-Druck innerbetrieblich im größeren Maßstab umzusetzen. Viele Unternehmen werden auch zukünftig auf spezialisierte Dienstleister setzen, welche eine durchgängige Qualität bezüglich der Materialgüte, Toleranzen, Eigenschaften etc. sicherstellen können.

ITM: Inwieweit sind für die Bedienung von 3D-Druckern Schulungen nötig? Oder braucht es gar spezielles Fachpersonal, um die Geräte bedienen zu können?
Cohn:
Wie bei der Arbeit an anderen Industriemaschinen müssen bei der Nutzung von 3D-Druckern eine Reihe von Vorgaben eingehalten werden. Daher kommt in unserem Unternehmen nur geschultes Fachpersonal zum Einsatz. Hier gibt es natürlich Unterschiede in der Komplexität der einzelnen Aufgaben mit unterschiedlichem Ausbildungsaufwand. Nach unserer Erfahrung können sich Bewerber mit einem Hintergrund in CAD, Werkzeug- oder Modellbau, Industriemechanik oder ähnlichem sehr gut auf die Erfordernisse des 3D-Drucks einstellen. Darüber hinaus beschäftigen wir auch Ingenieure im Bereich des Process Engineering, des technischen Services oder auch in Führungsrollen in den einzelnen Teams.

Um erfolgreich im 3D-Druck zu arbeiten, ist vor allem die Prozesskontrolle ein entscheidender Faktor, welcher eben auch einen entsprechenden Aufwand und Anspruch an das Personal mit sich bringt.

ITM: Was sind die bisherigen Stolpersteine im 3D-Druck? An welchen Stellen hakt es häufig noch?
Cohn:
Eine der größten Herausforderungen ist eine gleichbleibende Qualität über alle Technologien hinweg. Dies bedingt eine absolute engmaschige und aufwändige Kontrolle aller Prozessparameter. Es gibt praktisch kein geschultes Personal auf dem Markt oder gar einen Lehrberuf dafür. Daher ist eine der größten Herausforderungen in diesem stark wachsenden Segment, geeignete Mitarbeiter zu finden, und diese dann möglichst schnell hinsichtlich der eingesetzten Technologien zu schulen.

ITM: Welche weiteren Aspekte halten den einen oder anderen Mittelständler vielleicht bisher davon ab, auf 3D-Druck zu setzen? Welche Rolle spielen hierbei die Kosten?
Cohn:
Einer der Hauptgründe ist sicherlich, dass vielen Mittelständlern noch nicht bewusst ist, welche Möglichkeiten und Qualitäten mittlerweile im industriellen 3D-Druck möglich sind. Viele bringen den 3D-Druck tatsächlich noch mit den einfachen FDM-Druckern in Verbindung, wie sie z.T. bereits in Elektronikdiscountern erhältlich sind.

Der industrielle 3D-Druck hat mit diesen Geräten und auch dieser Drucktechnologie nichts gemein. Ein industrieller 3D-Drucker ist teuer, benötigt viel Fachwissen und eine z.T. umfassende Infrastruktur im Unternehmen. Im weitesten Sinne kann man sie mit großen industriellen Fräsmaschinen vergleichen. In diesem Bereich ist es aktuell tatsächlich nötig, Aufklärung zu betreiben.

ITM: Worauf sollten Anwenderunternehmen achten, wenn sie sich einen 3D-Drucker zulegen wollen? Welche Kriterien sollte dieser erfüllen?
Cohn:
Um eine große Enttäuschung zu vermeiden, sollten Firmen vor allem auf die TCO (Total Cost of Ownership) achten. Es ist meines Erachtens nur schwer möglich, als Mittelständler nebenbei ein wenig 3D-Druck für den Eigenbedarf zu machen. Die Gesamtkosten und die damit gebundenen Ressourcen lassen sich in vielen Unternehmen kaum rechtfertigen.

Auch ist es wichtig, sich vorher darüber zu informieren, welche Anforderungen im Bereich Umweltmanagement oder Arbeitsschutz mit einer solchen Anschaffung im Haus relevant werden. Ich meine hier im Speziellen aufwändige Absauganlangen, die Handhabung von Chemikalien, Staubbelastung etc. Ist das Unternehmen groß genug und kann es einen solchen Drucker durchgängig nutzen, kann hier durchaus ein valider Business Case aufgesetzt werden.

Den meisten mittelständischen Unternehmen würde ich aber tatsächlich empfehlen, ihre Teile in der für ihren Bedarfsfall richtigen Technologie bei einem Dienstleister zu beschaffen. Die Flexibilität und die Kosten-Nutzen-Abwägung werden hier in den meisten Fällen deutlich positiver zu bewerten sein.

ITM: Welche Faktoren werden den 3D-Druck-Markt anno 2018 beeinflussen?
Cohn:
Es gibt sicherlich einige Megatrends wie z.B. der Wunsch, 3D-Druck auch in der Serienproduktion stärker zu nutzen. Hier gibt es aktuell einige sehr interessante Ansätze, die eine effizientere Skalierung in Zukunft ermöglichen werden. Damit einhergehend wird neben sehr interessanten neuen Materialen im Kunststoffbereich vor allem der Metallmarkt sehr stark wachsen. Auch der Einstieg vieler Big Player in den 3D-Markt wird die Entwicklung weiter beschleunigen. Schon jetzt kann man sagen, dass in den letzten zwei Jahren im 3D-Druck mehr weiterentwickelt wurde als in den 15 Jahren davor. Damit wird 2018 ein wichtiges Jahr sein, in dem der 3D-Druck aus seinem Nischendasein ausbrechen wird.

ITM: Angeblich haben Forscher der Universität Washington eine Methode entwickelt, mit der Gegenstände aus dem 3D-Drucker kabellos Daten übertragen können, ganz ohne Batterie und Elektronik. Welche Einsatzbereiche könnten Sie sich hierfür vorstellen?
Cohn:
Darüber habe ich aktuell keine Kenntnis. Die Anwendungsfälle, die sich aus einer solchen Technologie ergeben würden, sind natürlich sehr groß. Ich denke hier z.B. an individualisierte Messsensorik in diversen Bereichen der angewandten Wissenschaften. Weitere Ausführungen dazu wären jedoch rein spekulativ und würden den Rahmen sprengen.

ITM: Inwieweit wird sich 3D-Druck irgendwann für Großserien eignen?
Cohn:
Es gibt hier bereits interessante Ansätze und Prototypen im Metall- und Kunststoffbereich. Daher bin ich davon überzeugt, dass dies kommen wird. Bei dem Tempo, das die Technologie aktuell aufnimmt, eher früher als später.

Bildquelle: Proto Labs

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