3D-Druck: Treiber der digitalen Transformation

Da Elektronik an Kosten gesunken ist, wurde das digitale Verbinden von Dingen auf neue Höhen gehoben. Mit mehr Daten können Unternehmen Simulationen, digitale Zwillinge und weitere Technologien durchführen, die Fertigungs- und Geschäftsstrategien weltweit disruptieren.

Wie bei vielen Early Adopters kann es teuer sein, den ROI schwer vorherzusagen und leicht zu scheitern. Als vernetzte Geräte auf den Markt kamen, hyped einige Vermarkter vernetzte Technologie als vierte industrielle Revolution, und Unternehmen, die nicht an der Spitze standen, würden zurückgelassen.

3D-Druck: Ein Treiber der digitalen Transformation

Viele Unternehmen investieren in neue Technologien wie das Internet der Dinge (IoT), Industrie 4.0, Machine-to-Machine, Big Data, Machine Learning und mehr.

Abbildung 1. Der Druckkopf einer 3D-Druckmaschine druckt ein Kunststoffmodell. 

Gleichzeitig war 3D-Druck kontinuierlich ein Treiber der digitalen Transformation. Er lieferte auch gute Beispiele dafür, wie Unternehmen neue Technologie für Hype und/oder zur Wertsteigerung des Betriebs nutzen. Early Adopters hyped das Konzept des 3D-Drucks, aber wenige Fallstudien wurden veröffentlicht, um Ergebnisse und die erfolgreiche Nutzung in verschiedenen Anwendungen zu zeigen. Der Mangel an veröffentlichten Ergebnissen könnte jedoch eine Möglichkeit gewesen sein, wie ein Unternehmen versuchte, frühen Erfolg zu verbergen, um die Technologie als Cutting-Edge zu halten.

Industrielle 3D-Druck-Anwendung: Maschinenbau

Ein CEO einer Maschinenbauwerkstatt erzählte mir, er nutze 3D-Druck seit Jahren, ohne dass Kunden es wüssten.

Maschinenbauwerkstätten haben einen Bauplan zu befolgen. Generell wird nicht vorgegeben, wie etwas gebaut werden soll. Teile müssen lediglich den Spezifikationen entsprechen, die der Kunde bestellt hat. Der CEO fuhr fort, dass er Teile mit Spezifikationen auswählt, die schneller 3D-gedruckt werden können als mit traditionellen Methoden oder die die Arbeitslast seiner Zerspaner reduzieren.

3D-Druck ist nicht für Geschwindigkeit bekannt. Es gibt einen Toleranzunterschied zwischen CNC-Maschinen und 3D-Druckern. Er sagte, Ingenieure nutzen digitale CAD-Modelle, um ein Teil um ca. 1 % zu skalieren. Das überdimensionierte Teil mit lockeren Toleranzen kann schneller gedruckt werden. Dann, um die benötigten Toleranzen zu erreichen, nutzen Techniker und Ingenieure dasselbe CAD-Modell oder den G-Code in Originalgröße, um das Teil in einer CNC-Maschine fertigzustellen.

Abbildung 2. Simulierter G-Code-Viewer. Bild mit freundlicher Genehmigung von All3DP

Die Kombination von 3D-Druck und CNC-Bearbeitung half der Anlage, kleine, komplexe und/oder kundenspezifische Kleinserienteile mit schnellerer Durchlaufzeit zu produzieren. Der CEO sagte jedoch, er erzähle den Leuten nicht, wie er so schnelle Durchlaufzeiten und niedrigere Kosten anbieten kann, es sei denn, sie fragen. Die meisten Kunden scheinen nicht besorgt; sie wollen einfach niedrigere Kosten und Durchlaufzeiten.

Einige 3D-Drucker sind mit einem Netzwerk oder dem Internet verbunden, werden remote überwacht und bedient. Dieser innovative Prozess dient als Beispiel für die Zukunft der Fertigung, da viele Unternehmen in Richtung eines vollständigen digitalen Fadens (Digital Thread) streben.

Dies würde Daten über das gesamte Unternehmen und die Produktion hinweg bereitstellen, was fortschrittliche Automatisierung ermöglicht, die die digitale Transformation weiter vorantreibt. 3D-Druck ist ein Treiber der digitalen Transformation, weil er Trends unterstützt, die mit der Zukunft der Fertigung verbunden sind, wie zunehmende Automatisierung, Feedbackbereitstellung, Remote-Betrieb und Unterstützung von Dezentralisierung.

3D-Druck bringt Flexibilität und Time-to-Market

Ein weiterer Treiber der digitalen Transformation ist Flexibilität und Time-to-Market. Die Wichita State University startete einen Innovationscampus mit großen Zielen: einen normalen Designzyklus, der normalerweise Jahre dauert, auf 90 Tage zu reduzieren. Dieser enge Zeitrahmen ist nur durch digitales Testen, Werkzeugbau und Experimentieren möglich, um ein Produkt auf den Markt zu bringen.

Um effektiv zu arbeiten, benötigen Simulations- und Digital-Twin-Technologien Echtweltdaten von vernetzten Geräten und automatisierten Prozessen, um Verbesserungen zu steigern und die Zeit zwischen Iterationen zu verringern. 3D-Druck liefert gute Beispiele dafür, wie Unternehmen den Prozess nutzen, um die digitale Transformation voranzutreiben.

Weitere Treiber der digitalen Transformation, die diese Serie behandeln wird, sind Daten, Dashboards und Cloud-Services. Zudem wird Teil drei dieser Serie gesellschaftliche Treiber diskutieren, die die Fertigung in eine digitale Welt zu zwingen scheinen, wie Bevölkerung, Krieg und Krankheit.