Neue Grenzen der additiven Fertigung erforschen

Der 3D-Druck wird seit langem als das nächste große Ding der Zukunftstechnologien angepriesen. Der Schwerpunkt liegt dabei meist auf der technischen Seite des 3D-Drucks. Jetzt ist es an der Zeit, sich die Anwendungen und die Wirtschaft genauer anzusehen. Um es mit den Worten von Steve Jobs zu sagen: Erforschen wir die Verbindung zwischen Technologie und freier Kunst. In diesem Blogbeitrag werden wir die Kreuzungen untersuchen, die in verschiedenen Branchen auf Interesse stoßen.

Wir haben mit dem 3D-Druck als Industriezweig einen weiten Weg zurückgelegt, aber wir stehen erst am Anfang. Unternehmen haben den Wert der ersten Generation von 3D-Druckanwendungen erkannt und haben begonnen, neue Designmöglichkeiten wie die Topologieoptimierung anzuwenden. Heute gibt es in jeder Branche ernstzunehmende 3D-Druckanwendungen, und der 3D-Druck ist heute ein wesentlicher Bestandteil vieler Unternehmen. Branchen, die früher Formen und maschinelle Verfahren zur Herstellung von Produkten und Bauteilen verwendeten, setzen heute dank der Kosten, der Qualität und der Flexibilität dieser Technologie den 3D-Druck ein.

OptoFidelity zum Beispiel stand vor der Herausforderung einer großen Anzahl von Teilen und einer Vielzahl von Kunden, wenn es darum ging, Kunststoffmechanik mit traditionellen Methoden herzustellen. 3D-gedruckte Komponenten als Dienstleistung boten die ideale Lösung für ihre Design-, Beschaffungs- und Logistikanforderungen. Intelligentes Design und Produktoptimierung können zu erheblichen Kostensenkungen führen, wie das Beispiel des finnischen Unternehmens Mirka zeigt, das durch den seriellen Metalldruck von Spezialbauteilen erhebliche Kosten- und Materialeinsparungen erzielen konnte.

Mit bereits etablierten Anbietern wie HP, GE Additive und SLM und neuen Marktteilnehmern wie Desktop Metal und Markforged wird der Wettbewerb um bessere, schnellere und kostengünstigere 3D-Technologien immer härter. Dieser Wettbewerb fördert die Innovation und führt zur Entwicklung neuer Materialien, besserer Druckverfahren und intelligenterer Software. Während sich die 3D-Drucktechnologien in Bezug auf Größe, Geschwindigkeit und Ertrag weiterentwickeln, sinken die Kosten. 3D-Drucksysteme mit großen Bauvolumen sind bereits in Vorläuferproduktionsstätten in Betrieb und senken die Herstellungskosten um 50 %.

Ein interessanter Bereich ist die Verwendung von biologisch abbaubaren Materialien im 3D-Druck. Da die Umweltprobleme immer drängender werden, steigt die Nachfrage nach nachhaltigen Materialien, die in der additiven Fertigung verwendet werden können. So entwickeln beispielsweise Unternehmen wie UPM, Stora Enso und Sulapac biobasierte Materialien, die im 3D-Druck verwendet werden können und eine umweltfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Polymeren darstellen.

Fantasievolle Unternehmen

Wir sehen bereits neue Unternehmen, Plattformen und Lösungen für den 3D-Druck, die die Grenzen unserer Vorstellungskraft sprengen werden. So wie das World Wide Web den Weg zu virtueller Realität, eSports und Online-Banking geebnet hat, werden wir die gleiche Entwicklung beim 3D-Druck erleben. Stellen Sie sich nur vor, wie KI die Vorstellungskraft und das Design fördern wird.

Imaginäres 3D-gedrucktes Bauteil aus Aluminium. Erstellt von Midjourney.

Der nächste Schritt in der 3D-Druck-Nutzererfahrung wird das automatisierte Produktdesign mit KI sein. Digitale Werkzeuge, virtuelle Assistenten und Spielkonzepte werden Designern, Erfindern und Teams helfen, schneller neue Lösungen zu finden. Es werden intelligente globale Design-Warehouses entstehen, die für den 3D-Druck optimierte Dienstleistungen anbieten, ähnlich wie Canva, Shutterstock, Midjourney und 3Dpresso. KI und automatisiertes Design werden die fehlenden Teile in den Entwürfen vervollständigen.  

Die wichtigste Voraussetzung ist die Fähigkeit, zu definieren, was man will. Konversationsfähige Benutzeroberflächen und ständig wachsende Datenbanken und neuronale Netze werden dies unterstützen. Die Zeit von der Idee bis zum fertigen CAD-Entwurf wird sich dank Fortschritten beim Quantencomputing, bei Cloud-Simulationswerkzeugen und bei der KI drastisch verkürzen - von Wochen auf Sekunden. Ihre Anforderung könnte so einfach sein wie: "Ich möchte, dass dieses Bauteil 85 % leichter ist."

Viele Branchen zögern mit der Einführung des 3D-Drucks, weil sie glauben, ihre Produkte seien zu groß oder aus irgendeinem Grund nicht für den 3D-Druck geeignet. Mit den Fortschritten beim 3D-Druck von Metall in Bezug auf Druckvolumen, Kosten und Qualität ist es jetzt möglich, große Metallprodukte mit dem 3D-Druck herzustellen. Die Möglichkeiten sind endlos. Derzeit können die größten pulverbasierten Metalldrucksysteme Produkte mit einer Höhe von bis zu 1,5 Metern in Serie herstellen.

 Darüber hinaus gehen wir davon aus, dass die Kosten für Produkte, die ganz oder teilweise im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, in den nächsten fünf Jahren um etwa 80 % sinken könnten, da die Philosophie der digitalen Fertigung intelligentes Produktdesign, lokale Produktion und optimierte Logistik ermöglicht.

 Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der 3D-Druck in den letzten Jahren zwar bereits erhebliche Fortschritte gemacht hat, es aber noch viel Raum für Innovation und Wachstum gibt. Wenn wir uns auf neue Materialien, Dienstleistungsinnovationen und aufstrebende Branchen konzentrieren, können wir das volle Potenzial der additiven Fertigung ausschöpfen und eine nachhaltigere, effizientere und innovativere Zukunft schaffen.