Herausforderungen und Chancen beim 3D-Druck und der additiven Fertigung

Die Aussichten für die additive Fertigung und den 3D-Druck sind vielversprechend. Bereits 2017 berichtete Thomas über die verstärkte Beschaffungsaktivität für die additive Fertigung. Obwohl die Basistechnologie der additiven Fertigung in den 1980er Jahren entwickelt wurde, hat sich ihr Einsatz in den letzten Jahren mit zunehmender Weiterentwicklung und sinkenden Preisen immer mehr durchgesetzt. Die Beschaffungsaktivitäten für additive Fertigungssysteme im Jahr 2020 stiegen im Vergleich zu 2019 um 37,8%. Laut Statista wird der globale Markt für 3D-Druck und Dienstleistungen bis 2025 voraussichtlich auf fast 50 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Chancen und Vorteile der additiven Fertigung

Frühe Anwender nutzten die additive Fertigungstechnologie, um das Prototyping zu beschleunigen und beim Reverse Engineering von Teilen zu helfen. Diese Technik ist in vielen kundenspezifischen Metall- und Kunststofffertigungsunternehmen zu einem festen Bestandteil geworden, da die Designer mehr Erfahrung mit dem additiven Fertigungsprozess sammeln.

Flexibilität für Time-to-Market und Produktdifferenzierung

Die additive Fertigungstechnologie wird heute über das Prototyping hinaus zunehmend in der End- und Ersatzteilproduktion eingesetzt, da sie Komplexitäts- und Leistungsvorteile bietet, die mit herkömmlichen Methoden, traditionellen Bearbeitungs- oder Formprozessen nicht möglich sind.

Tests, die von der NASA im Jahr 2013 durchgeführt wurden, führten Ingenieure zu der Annahme, dass in der additiven Fertigung hergestellte Kraftstoffinjektoren eine praktikable Technologie für die Endproduktion von Triebwerks- und Raketenteilen seien. Mit der additiven Fertigungstechnologie haben sie einen Kraftstoffinjektor für Motoren neu konstruiert, sodass er nur noch zwei statt 115 Unterkomponenten enthält. Die Luft- und Raumfahrt war eine der ersten Branchen, die den 3D-Druck aufnahm, aber das ändert sich ständig.

Die additive Fertigung verbessert die Produktdifferenzierung, um die individuellen Bedürfnisse direkt an den Verbraucher besser zu erfüllen, ohne dass Umrüstung oder Montage erforderlich sind. Im vergangenen Jahr verwendeten 41 % der professionellen Organisationen den 3D-Druck, um sich auf die Beschleunigung der Produktentwicklung zu konzentrieren. Unternehmen entwickeln ihre Produkte als Reaktion auf die schnelle Marktnachfrage weiter – fast zweitausend 3D-Druckspezialisten boten 3D-Druckmasken, Atemschutzmasken, Ventile und mehr an, um die COVID-19-Pandemie zu bekämpfen.

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Umweltfreundlichkeit und eine effiziente Lieferkette

Nachhaltigkeit ist seit Jahren ein Wert, der die Lebensweise der Verbraucher verändert und Unternehmen entlang der Lieferkette dazu bringt, sich mehr um ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu kümmern. Laut Nielsen wird der US-Nachhaltigkeitsmarkt in diesem Jahr voraussichtlich einen Umsatz von 150 Milliarden US-Dollar erreichen. Angesichts des Klimawandels und des globalen Wettbewerbs bekennen sich viele Hersteller zur Nachhaltigkeit und verbinden die Produktleistung mit der Verantwortung für Mensch und Umwelt.

Nachhaltigkeit kann ein Erfolgsfaktor sein. Einer der größten Vorteile aus Sicht der additiven Fertigung ist die Recyclingfähigkeit. Es erzeugt einen geringeren ökologischen Fußabdruck aufgrund seines effizienten Ressourceneinsatzes und einer kürzeren Lieferkette.

Herausforderungen mit additiven Fertigungstechnologien

Unternehmen, die auf 3D-Drucker umsteigen, werden wahrscheinlich mit weniger Personal und weniger Aufwand arbeiten. Die Untersuchungen von Gartner ergaben jedoch, dass 63 % der Anwender der additiven Fertigung in Unternehmen die Technologie für das Prototyping einsetzen, während nur 21 % sie für Artikel verwenden, die mit keiner anderen Technologie hergestellt werden können. Und laut Deloitte verwenden Ingenieure in einigen Fällen nur 3D-Drucker, um nutzlose Kuriositäten zu testen; in anderen werden die additiven Fertigungsmaschinen einfach in der Ecke gelassen, um Staub zu sammeln.“

Deloitte weist darauf hin, dass diese Statistiken darauf hindeuten, dass Hersteller immer noch etwas davon abhält, additive Fertigungstechnologien in allgemeine Fertigungsprozesse zu integrieren, und dass es immer noch technische Herausforderungen wie Design, Fähigkeiten und IT gibt.

Die Entwicklung des 3D-Drucks war außergewöhnlich. Und obwohl der 3D-Druck in vielen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Automobilindustrie für das Rapid Prototyping eingesetzt wird, muss die Technologie zur Herstellung großer, komplexer Produkte noch weiter entwickelt werden, bevor sie eine breite Akzeptanz findet. Additivhersteller haben die Möglichkeit, mit Chemieunternehmen zusammenzuarbeiten, um die Entwicklung neuer Materialien zu beschleunigen. So gibt es beispielsweise keine gemeinsamen Standards für die mechanischen und thermischen Eigenschaften von additiven Fertigungsmaterialien. Deloitte empfiehlt, dass die Entwicklung global definierter Standards eine Priorität für das Wachstum sein muss, z. B. „Feuerbeständigkeit bestimmter Materialien und Teile“ für bestimmte Branchen.

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Während moderne Fabriken auf dem Shopfloor Schritte in Richtung Digitalisierung unternommen haben, sollte der Umfang einer digitalen Transformation die gesamte Geschäfts- und Lieferkette umfassen. Die Digitalisierung von Daten könnte dazu beitragen, Qualitätsprobleme zu lösen und ein besseres Verständnis der Leistung von additiven Fertigungsmaterialien zu gewinnen. Da die additive Fertigung noch eine junge Technologie ist und vor allem nach wirtschaftlichen Vorteilen gesucht wird, vermuten Experten wie Deloitte, dass die für die Produkt- und Qualitätssicherung relevante Technologie noch nicht existiert.

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Konkurrieren Sie noch heute um neue Geschäftsmöglichkeiten

Die additive Fertigung ist in vielen Branchen nützlich, darunter in der Automobilindustrie, im Bildungswesen, im Militär und sogar in der Lebensmittelherstellung. Es trägt dazu bei, eine Reihe von Herstellungsverfahren zu verändern und revolutioniert die Industrie und Wirtschaft wirklich.

Protolabs ist ein Unternehmen für 3D-Druck, CNC-Bearbeitung, Spritzguss und Blechbearbeitung. Im vergangenen Jahr haben Protolabs (und viele andere Hersteller) im Zuge der COVID-19-Pandemie schnell daran gearbeitet, neue medizinische Verbrauchsmaterialien für Kunden herzustellen.

Die Digitalisierung und die Fähigkeit, schnell zu schwenken, haben sich in der Fertigungsindustrie als Vorteile erwiesen. Schließen Sie sich anderen innovativen additiven Fertigungsunternehmen an, die digitale Werbung nutzen, um ihr Geschäft mit einem kostenlosen Firmenprofil auf Thomasnet.com auszubauen, um von mehr Käufern gesehen zu werden, die nach nordamerikanischen Lieferanten suchen. Die registrierte Benutzergruppe von Thomasnet.com umfasst Käufer aus 93 % der Fortune-1000-Unternehmen.

Die Herstellung von Unternehmensprofilen im Thomas-Netzwerk ermöglicht es der Medizinindustrie (und anderen!) schnell, mit den richtigen Lieferanten zusammenzuarbeiten.

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