Wie ausgereift ist Ihre Branche bei der Einführung des 3D-Drucks? [Infografik]

[Bildnachweis:EOS]

3D-Druck wird heute in vielen Branchen für Prototyping, Produktentwicklung und Produktion eingesetzt. Von der Automobilindustrie bis zum Baugewerbe setzen Branchen den 3D-Druck ein, um die digitale Transformation voranzutreiben, und profitieren von schnelleren Durchlaufzeiten, größerer Designfreiheit und digitaler Fertigung.

Viele Unternehmen zögern jedoch, den 3D-Druck einzuführen, oft aus Unverständnis darüber, wie die Technologie derzeit in ihrer Branche eingesetzt wird, und Unsicherheit, ob der richtige Zeitpunkt für eine Investition gekommen ist .

Die Einführung des 3D-Drucks in allen Branchen

Um Unternehmen zu helfen, besser zu verstehen, wie sich der 3D-Druck branchenübergreifend entwickelt, haben wir ein Reifegraddiagramm zusammengestellt, das 8 Schlüsselbranchen hervorhebt. Sehen Sie sich unsere folgende Infografik an:


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Das Diagramm ist in vier Hauptphasen der Einführung unterteilt, die wir unten beschrieben haben.

• Frühstadium . In dieser Phase beginnen Early Adopters gerade erst damit, die Möglichkeiten der Technologie zu untersuchen. Obwohl es viele F&E-Initiativen und Pilotprojekte gibt, gibt es nur wenige Fallstudien aus der Praxis.

• Jugendliche Phase . Die Fähigkeiten der Technologie entwickeln sich weiter. Unternehmen setzen den 3D-Druck für Prototyping-Anwendungen ein und es werden mehr Fallstudien verfügbar.

• Früher Mainstream . Die Verwendung des 3D-Drucks erstreckt sich auf Werkzeuge, funktionale Prototypen und einige Fertigungsprojekte für den Endverbraucher. Best Practices für die Technologie werden derzeit entwickelt. Neue Fallstudien erscheinen häufiger.

• Reife Phase . Die Technologie hat sich als Fertigungsmethode in vielen Industriezweigen bewährt, gut verstanden und etabliert. Die wichtigsten Standards wurden entwickelt, um eine wiederholbare Qualität in großem Maßstab zu ermöglichen.

Der Grad der Akzeptanz des 3D-Drucks variiert stark in den verschiedenen Sektoren. Im Folgenden untersuchen wir den Stand der Technologie in den 8 wichtigsten Branchen und wie die Zukunft des 3D-Drucks für jeden Sektor aussieht.

Luft- und Raumfahrt

Bühne :Früher Mainstream

Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist einer der ersten Anwender des 3D-Drucks, wobei die erste Anwendung der Technologie bis ins Jahr 1989 zurückreicht. Im Jahr 20202 macht die Luft- und Raumfahrt einen Anteil von 16,8 % der 10,4 Milliarden US-Dollar an Zusatzstoffen aus Herstellungsmarke, die stark zu den fortlaufenden Fortschritten in der Branche beiträgt.

Die Luft- und Raumfahrt ist eindeutig eine der ausgereiftesten Industrien für den 3D-Druck. Hier bringt die Technologie einen Mehrwert für Prototyping- und Werkzeuganwendungen und noch mehr für die Endteilfertigung.

Einige der größten Player der Branche, darunter GE, Airbus, Boeing, Safran und GKN, haben modernste 3D-Drucktechnologien, insbesondere für Metall, in ihre Produktionsprozesse integriert.

Ein typisches Beispiel ist Boeings zweistrahliger 777X-Jet, der Anfang dieses Jahres zum ersten Mal mit sechs 3D-gedruckten Teilen in seinen GE9X-Triebwerken flog. Zu diesen Teilen gehören die bekannten 3D-gedruckten Kraftstoffdüsen von GE sowie andere Teile wie Temperatursensoren, Kraftstoffmischer und größere Teile wie Wärmetauscher und Separatoren.

Zusätzlich zum Druck-Endverbrauch Teile trägt die Luft- und Raumfahrtindustrie maßgeblich zur weiteren Industrialisierung des 3D-Drucks bei. Zu den bemerkenswerten Bemühungen zählen die laufenden Standardisierungsaktivitäten und Forschungsinitiativen.

Boeing hat sich beispielsweise im Februar 2018 mit Oerlikon zusammengetan, um den Titan-3D-Druck für Luft- und Raumfahrtanwendungen zu standardisieren, während SAE International 2018 vier verschiedene Standards für den 3D-Druck in der Luft- und Raumfahrt herausgegeben hat.

Wenn die Industrie von Standardisierung spricht, ist dies ein klares Zeichen dafür, dass sich eine Technologie von der Exotik hin zur Routinefertigung bewegt.

Wenn man sich das prognostizierte Wachstum des 3D-Drucks in der Luft- und Raumfahrt ansieht, sagen Marktberichte eine CAGR zwischen 17,5 % und 20,24 % in den nächsten fünf Jahren voraus. Diese Zahlen deuten darauf hin, dass der Einsatz der Technologie weiter zunehmen wird, da Luft- und Raumfahrtunternehmen neue Anwendungsfälle finden und ihre Expertise im 3D-Druck vertiefen.

Zusammenfassend

Luft- und Raumfahrtunternehmen gehören zu den fortschrittlichsten Anwendern des 3D-Drucks. Sie integrieren den 3D-Druck nicht nur in die Produktion, sondern tragen auch zu Standardisierungsbemühungen bei. Da immer mehr Flugzeuge mit 3D-gedruckten Teilen an Bord sind, hat die Technologie eindeutig die frühe Mainstream-Phase der Einführung erreicht.

Medizin

Bühne :Früher Mainstream

3D-Druck hat in der Medizinbranche erheblich an Bedeutung gewonnen und die Möglichkeit erweitert, personalisierte Pflege bereitzustellen, kundenspezifische medizinische Geräte und präoperative Modelle herzustellen.

Laut einem Bericht des Marktforschungsunternehmens SmarTech wird der Markt für medizinischen 3D-Druck, einschließlich Materialien, Dienstleistungen, Software und Hardware, derzeit auf 1,25 Milliarden US-Dollar geschätzt. Bis 2027 soll diese Zahl auf 6,08 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Im medizinischen 3D-Druck werden die drei Hauptsegmente Orthopädie, personalisierte Chirurgie und Medizinprodukte sein.

Orthopädie bietet eine der größten Wachstumschancen. SmarTech prognostiziert, dass es bis 2021 mehr als 1 Milliarde 3D-gedruckte Implantate in Metall geben wird.

Einer der Haupttreiber für dieses Wachstum ist die Möglichkeit, mithilfe des 3D-Drucks überlegene orthopädische Implantate herzustellen. Solche Implantate weisen komplexe Netzstrukturen auf, die ein besseres Einwachsen von Knochen und letztendlich bessere Behandlungsergebnisse ermöglichen.

Darüber hinaus ist der 3D-Druck gut positioniert, um das führende digitale Verfahren bei der Herstellung von Zahnmodellen, kieferorthopädischen Alignern, Restaurationen und mehr zu werden.

Die Vorteile des 3D-Drucks, wie erhöhte Anpassungsfähigkeit und hohe Genauigkeit, werden „[dental] auf die nächste Stufe heben und den Punkt erreichen, die gesamte Branche auf Additive umzustellen“. prognostiziert Scott Dunham, VP of Research bei SmarTech Analysis.

Transparente Aligner, eine transparente Form von Zahnspangen, ist ein Markt, der mit dem 3D-Druck gedeihen wird. So hat beispielsweise Align Technology, der Hersteller der transparenten Invisalign-Aligner, kürzlich seine Investitionen in die SLA-3D-Drucktechnologie von 3D Systems erhöht. Bei Align wird die Technologie zur Herstellung von Formen für mehr als 320.000 einzigartige transparente Aligner pro Tag verwendet.

In ähnlicher Weise hat SmileDirectClub, der Pionier der Ferntherapie mit transparenten Alignern, eine Flotte von 49 HP . aufgebaut Jet Fusion 4210 3D-Drucker. Das Unternehmen beabsichtigt nun, im nächsten Jahr fast 20 Millionen Mundformen in 3D zu drucken.

Mit der Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie und -materialien werden wir sehen, wie Dentalunternehmen zum direkten 3D-Druck von transparenten Alignern übergehen die nächsten Jahre.

Um dies zu ermöglichen, wird jedoch die Fähigkeit der Aufsichtsbehörden im Gesundheitswesen entscheidend sein, mit den sich entfaltenden Möglichkeiten im medizinischen und zahnmedizinischen 3D-Druck Schritt zu halten.

To zusammenfassen

Die Einführung des 3D-Drucks in der medizinischen Industrie ist der in der Luft- und Raumfahrt ähnlich. Aufgrund der Möglichkeit, ganze Segmente wie den Dentalbereich auf den 3D-Druck als zentrale Fertigungstechnologie zu verlagern, haben wir jedoch die Medizintechnik leicht vorangebracht.

Automobil

Bühne :Früher Mainstream

Ab 2020 hat sich der 3D-Druck in der Automobilindustrie hauptsächlich als Technologie für Prototyping- und Werkzeuganwendungen etabliert. In der Serien- und Individualfertigung gewinnt die Technologie jedoch zunehmend an Bedeutung, insbesondere für Motorsport- und Luxusfahrzeuge.

In den letzten 12 Monaten haben wir gesehen, wie große Automobilunternehmen 3D-gedruckte Teile in ihre Fahrzeuge einführten. Ford kooperiert beispielsweise mit Carbon, einem Hersteller von harzbasierten 3D-Druckern, um Endverbraucher- und Ersatzteile für seine Fahrzeuge herzustellen. Zu den Teilen gehören Hebelarm-Serviceteile, Hilfsstecker und Feststellbremshalterungen.

Ende 2018 meldete BMW, dass es sein einmillionstes Bauteil, das seit 2010 in Serie ist, in 3D drucken ließ Komponente, eine Fensterführungsschiene für den BMW i8 Roadster, wurde mit der HP Multi Jet Fusion Technologie in 3D gedruckt.

Neben Polymeren hält der Metall-3D-Druck im Automobil immer stärker Einzug. Dies wird insbesondere durch die Einführung billigerer und schnellerer Metal Binder Jetting-Technologien vorangetrieben, die sich für die Serienproduktion und Massenanpassung als kostengünstiger erweisen.

Volkswagen will beispielsweise die neue Metal Jet-Technologie von HP zur Herstellung von Strukturbauteilen für Serienfahrzeuge einsetzen. Dieses Ziel will der Autohersteller in den nächsten zwei bis drei Jahren erreichen.

Diese Trends deuten darauf hin, dass die Automobilindustrie auf die Industrialisierung des 3D-Drucks innerhalb ihres Produktionsworkflows zusteuert.

Zusammenfassend

Der Einsatz des 3D-Drucks in der Automobilindustrie hat dank der rasanten Fortschritte in der Technologie erst in jüngster Zeit das frühe Mainstream-Stadium erreicht. Dies ermöglichte dem 3D-Druck den Übergang von einem reinen Prototyping-Tool zu einer Produktionslösung für Nischenmärkte wie Luxus- und Rennwagen.

In Zukunft werden wir mehr 3D-gedruckte Teile in Fahrzeugen sehen, die über Luxus- und Sportwagen hinausgehen. Dies wird es den Automobilherstellern auch ermöglichen, Strategien zur Optimierung der Lieferkette, wie On-Demand- und kundenspezifische Produktion, in einem viel breiteren Maßstab zu untersuchen und umzusetzen.

Elektronik

Bühne :Jugendliche

Die Elektronikindustrie ist ein junger, aber wachsender Bereich für den 3D-Druck.

„Jetzt ist der 3D-gedruckte Elektronikraum … wahrscheinlich dort, wo der traditionelle AM-Raum vor etwa 5 Jahren war“, sagt Simon Fried, Mitbegründer von Nano Dimension, einem Hersteller von elektronischen 3D-Druckern, in ein Interview mit AMFG.

„Gegenwärtig handelt es sich hauptsächlich um Rapid Prototyping, aber es könnten nur wenige Jahre dauern, bis wir die additive Fertigung von Elektronik in größeren Stückzahlen sehen.“

Durch den Einsatz des 3D-Drucks sind Ingenieure in der Lage, Prototypen komplexer Leiterplatten und Antennen im eigenen Haus zu entwerfen und zu produzieren.

Für Hersteller bedeutet dies, das Produkt beschleunigen zu können Entwicklungsprozess durch Eliminierung der Notwendigkeit, hochwertige Projekte an Dritte auszulagern.

Optomec und Nano Dimension sind derzeit zwei der größten Player auf dem 3D-gedruckten Elektronikmarkt. Beide entwickeln Systeme, die funktionelle elektronische Komponenten herstellen können.

Besonders das taiwanesische Elektronikunternehmen LITE-ON verwendet seit 2016 die Aerosol Jet-Technologie von Optomec zum 3D-Drucken von Antennen und Sensoren für Unterhaltungselektronikgeräte. Allein dieses Beispiel zeigt ein riesiges, aber weitgehend ungenutztes Potenzial der Technik.

Um 3D-gedruckte Elektronik in den Mainstream zu bringen, muss die Technologie zunächst skalierbarer werden, um höhere Produktionsmengen liefern zu können. Auch Materialien und Konstruktionssoftware müssen aufholen, um Elektronikherstellern den 3D-Druck von Bauteilen mit höherer Komplexität und Funktionalität zu ermöglichen.

In den letzten Jahren haben wir bedeutende Fortschritte in der 3D-gedruckten Elektronik gemacht. Diese Fortschritte bringen den elektronischen 3D-Druck langsam von einem reinen Prototyping-Tool zu einer direkten Produktion.

Zusammenfassend

Derzeit befindet sich der elektronische 3D-Druck noch im Jugendstadium. Es hat sich als nützliche Prototyping-Technologie etabliert, hat aber noch einen langen Weg vor sich, bevor es zum Mainstream wird.

Bau

Bühne :Früh

In den letzten Jahren hat der 3D-Druck im Bauwesen viel Aufsehen erregt. In vielerlei Hinsicht wurde diese Aufregung durch den Medienrummel um die verführerische Idee von vollständig 3D-gedruckten Häusern angeheizt.

Trotz des Hypes steht der 3D-Druck in der Baubranche jedoch noch am Anfang.

Der überwiegende Teil der in den letzten Jahren realisierten Bauvorhaben diente lediglich Demonstrationszwecken. Der Wert dieser Projekte umfasst ein paar hundert Millionen Dollar, ein Tropfen auf den heißen Stein im Vergleich zum weltweiten Jahresumsatz der Bauindustrie von 10 Billionen Dollar.

Derzeit gibt es vier Schlüsselanwendungen für den 3D-Druck innerhalb der Bauindustrie:

• Betonextrusion, bei der ein 3D-Drucker eine spezielle Formulierung von Betonmaterial extrudiert, um eine Struktur, beispielsweise eine Wand, zu erstellen;
• 3D-Druck von Formen, aus denen später Bauteile hergestellt werden;
• 3D-Druck von Metallstrukturen wie Brücken mit großflächigen Metalltechnologien wie Direct Energy Deposition;
• 3D-Druck für Innenarchitektur und Architekturmodelle.

Diese Anwendungen unterscheiden sich in ihrer Reife. Mit Beton-3D-Druck können beispielsweise Fundamente und Wände eines Gebäudes hergestellt werden. Dies ist jedoch nur ein Teil dessen, was zum Bau eines Hauses benötigt wird, und beinhaltet nicht die Installation von Heizung, Sanitär, Elektrik, Fenstern, Fußböden, Dächern und Oberflächen.

Der 3D-Druck von Beton hat das Potenzial, sich in den nächsten Jahren stark zu verbessern. Der weltweite Markt für den 3D-Druck von Beton soll von 30,56 Millionen US-Dollar im Jahr 2018 auf 57,89 Millionen US-Dollar bis 2024 wachsen.

Dieses Wachstum wird vor allem durch eine zunehmende Anzahl neuer, innovativer Bauprojekte vorangetrieben. Dubai hat beispielsweise die ehrgeizige Mission, in den nächsten sechs Jahren bei 25 % der neuen Bauprojekte den 3D-Druck zu implementieren.

Im Moment könnte einer der größten Erfolge des 3D-Drucks im Bauwesen in der Herstellung von Fugen und Fassaden, wobei die Leistungsfähigkeit des 3D-Drucks genutzt wird, um komplexe und große Formen herzustellen.

Ein kürzlich durchgeführtes Renovierungsprojekt für ein 42-stöckiges Wohn- und Geschäftshaus in New York City zeigt dies deutlich.

Gate Precast, ein Unternehmen, das an der neuen Fassade des Gebäudes gearbeitet hatte, stellte fest, dass die Herstellung von Holzformen für das Projekt ein großes Unterfangen sein würde, das bis zu 9 Monate dauern könnte.

Um den Prozess zu beschleunigen, setzte das Unternehmen die groß angelegte 3D-Drucktechnologie BAAM ein und konnte 40 Formen innerhalb von 8 und 11 Stunden drucken.

Die 3D-gedruckten Formen waren nicht nur schneller herzustellen, sondern gaben den Architekten auch eine viel größere Flexibilität, innovative Formen in ihre Entwürfe zu integrieren.

Zusammenfassend

Wir haben den 3D-Druck schon früh in der Baubranche platziert, da die Leistungsfähigkeit der Technologie für die Branche erst langsam Gestalt annimmt. Derzeit hat die Bauindustrie nur an der Oberfläche dessen gekratzt, was mit 3D-Druck möglich ist. 3D-gedruckte Häuser sind derzeit noch in weiter Ferne.

Es liegt noch viel Forschung und Entwicklung vor uns, bevor Baufirmen den 3D-Druck einsetzen, um das Versprechen von 3D-gedruckten Häusern zu erfüllen.

Die Möglichkeiten der Technologie zur Herstellung von Arbeitsstrukturen bleiben jedoch begrenzt und erfordern mehr Forschung und Entwicklung, um sie voranzutreiben.

In naher Zukunft wird der 3D-Druck auch weiterhin für Architekturmodelle, Innenarchitekturkomponenten und Formen eingesetzt.

Langfristig gibt es jedoch viel Spielraum für die Verbesserung und Weiterentwicklung der Technologie, was sowohl Architekten als auch Bauingenieuren viel mehr Möglichkeiten eröffnet.

Öl und Gas

Bühne :Early

Der multinationale Öl- und Gaskonzern BP hat den 3D-Druck als eine von sechs Technologien aufgeführt, die den Energiesektor in den nächsten Jahren erheblich beeinflussen werden. Zu den wichtigsten Vorteilen für die Branche zählen eine verbesserte Produktleistung, reduzierte Kosten und Vorlaufzeiten sowie eine flexiblere und verteiltere Lieferkette.

Trotz dieser Vorteile verlief die Einführung der Technologie in der Öl- und Gasindustrie nur langsam, wobei Unternehmen hauptsächlich 3D-Druck für Prototyping-Anwendungen und Pilotprojekte verwenden.

Eines von Der Hauptgrund für die langsame Einführung des 3D-Drucks in Öl und Gas ist, dass sich die größten Interessengruppen der Branche vollständig auf ihre Lieferkette verlassen. Tier-1- und Tier-2-Lieferanten für Öl und Gas verlassen sich in der Regel auf bewährte Produktionsmethoden und sind resistent gegenüber neuen Herstellungsverfahren wie dem 3D-Druck.

Pioniere wie GE und Siemens Oil &Gas haben jedoch bereits damit begonnen, den 3D-Druck in ihre Fertigungslieferketten zu integrieren und nutzen die Technologie zur Herstellung von Turbomaschinenteilen, Laufrädern, Brennern und Brennerwirbeln.

Für solche Anwendungen sind 3D-Metalldrucktechnologien wie SLM, EBM und DED für die Öl- und Gasindustrie am vorteilhaftesten. Insbesondere der DED könnte für die Branche wertvoll sein, da er nicht nur neue Teile herstellen, sondern auch vorhandene Komponenten reparieren kann.

Zusammenfassend

Das Weltwirtschaftsforum schätzt, dass der 3D-Druck Öl- und Gasunternehmen Kosten und Zeit im Wert von 30 Milliarden US-Dollar an zusätzlichem Wert einsparen könnte.

Um diesen Wert zu nutzen, ist es für die Branche von entscheidender Bedeutung, die wertvollsten frühen Anwendungen der Technologie zu identifizieren. Dies wird Öl- und Gasunternehmen helfen, Kompetenz und Vertrauen in die Technologie aufzubauen, um ihr Potenzial zu maximieren.

Um den 3D-Druck schließlich in den Mainstream der Öl- und Gasbranche zu bringen, muss die Technologie weiterentwickelt werden, um den Anforderungen gerecht zu werden robuste Leistung und Industriesicherheitsstandards.

Es gibt bereits viele Forschungsinitiativen mit dem Ziel, die 3D-Druckverfahren und -materialien für den Einsatz in Öl &Gas zu qualifizieren.

Zum Beispiel haben die Nanyang Technological University und ein globales Qualitätssicherungsunternehmen, DNL GL, vor kurzem eine vierjährige Forschungskooperationsvereinbarung unterzeichnet. Die Vereinbarung wird sich auf die Entwicklung von Industriestandards, Qualitätssicherungsprozessen und Zertifizierungen für den 3D-Druck in der Schifffahrt sowie der Öl- und Gasindustrie konzentrieren.

Angesichts der aktuellen Akzeptanz und Standardisierung gehen wir davon aus, dass Öl- und Gasunternehmen innerhalb der nächsten 5 bis 10 Jahre damit beginnen werden, den 3D-Druck in ihre Lieferketten zu integrieren.

Industriegüter

Bühne :Früher Mainstream

Der Industriegütersektor umfasst die Herstellung von Maschinenkomponenten, Werkzeugen und Ausrüstungen, die zur Herstellung anderer Güter verwendet werden. Für diesen Sektor bietet der 3D-Druck eine Reihe von Vorteilen, darunter kürzere Vorlaufzeiten, neue Designmöglichkeiten und On-Demand-Produktion.

Dank dieser Vorteile und der Reife der Technologie und Materialien wird der 3D-Druck heute zunehmend in Anwendungen eingesetzt, die von Werkzeugen bis hin zu Maschinenkomponenten und Ersatzteilen reichen.

Beispielsweise hat einer der weltweit größten Investitionsgüterhersteller, CNH Industrial, kürzlich angekündigt, den 3D-Druck in seine Fertigungsprozesse einzuführen. Schwerpunkt wird die Produktion von Ersatzteilen für Busse und Landmaschinen sein.

Das Unternehmen hat bereits die ersten vier Teile identifiziert, die aus Kunststoff hergestellt werden, wird aber bald versuchen, seine Fähigkeiten um den 3D-Metalldruck zu erweitern. Schließlich hofft CNH Industrial, mithilfe des 3D-Drucks eine vollständige Palette von Teilen herstellen zu können, um „alle Arten von Anforderungen in jeder Phase des Produktlebenszyklus zu erfüllen“.

Der Investitionsgüterhersteller ist nicht der erste Spezialmaschinenhersteller Unternehmen, um den Wert von 3D-gedruckten Ersatzteilen zu erkennen. Im Bauwesen erforscht Caterpillar seit mehreren Jahren den Einsatz des 3D-Drucks für Ersatzteile. Auch Siemens Mobility hat mit dem 3D-Druck von Ersatzteilen für seinen Bahnservice begonnen.

Darüber hinaus erleichtert die Entwicklung von Desktop-3D-Druckern und ihre Verlagerung auf die industrielle Seite die Einführung des 3D-Drucks für Werkzeuganwendungen wie Vorrichtungen und Vorrichtungen.

In der Zwischenzeit werden Sand-3D-Drucker zunehmend in Gießereien eingesetzt, um Sandkerne und Formen für Teile in schweren Geräten und Maschinen herzustellen. Der Sand-3D-Druck ist nützlich, da er Formen mit wesentlich kürzeren Vorlaufzeiten und weniger Möglichkeiten für menschliche Fehler herstellen kann als mit herkömmlichen Methoden.

Zusammenfassend

Der 3D-Druck für Industriegüter hat eindeutig das frühe Mainstream-Stadium erreicht, da viele große Unternehmen die Technologie einsetzen, um Endverbraucher- und Ersatzteile herzustellen.

Die Industriegüterindustrie hat bereits begonnen, die Vorteile des 3D-Drucks zu nutzen. Um auf diesem Fortschritt aufzubauen, muss die Industrie bei Standardisierungs- und Forschungsaktivitäten zusammenarbeiten. Dies wird dazu beitragen, geeignetere Anwendungsfälle zu identifizieren und das Vertrauen in die Technologie zu stärken.

Konsumgüter

Bühne :Jugendliche

In der Konsumgüterindustrie konzentriert sich die Anwendung des 3D-Drucks hauptsächlich auf die Erstellung von Prototypen, die in der Produktentwicklungs- und Produktentwicklungsphase verwendet werden.

Auch wenn Rapid Prototyping ein Schlüsselfaktor bleibt Anwendung liegt das wahre Potenzial der Technologie möglicherweise in der direkten Herstellung von Konsumgütern. Zu den wichtigsten Vorteilen des 3D-Drucks zur Herstellung von Endverbraucherprodukten gehören eine kostengünstige Anpassung und eine größere Designfreiheit.

Stand 2019 sind Schuhe, Brillen, Schmuck und Fahrradherstellung die größten Segmente, die den 3D-Druck in der Produktion nutzen.

Die Brillenindustrie ist ein Vorreiter beim Einsatz von 3D-Druck für die Endverbraucherproduktion. Bereits 2011 brachte das Berliner Brillenunternehmen Mykita GmbH die weltweit erste 3D-gedruckte Brillenkollektion auf den Markt. Das Unternehmen nutzt die polymere SLS-Technologie und Nylonmaterial für die Fassung seiner Sonnenbrillenkollektion MYLON.

Darüber hinaus tätigt die Schuhindustrie erhebliche Investitionen in die Entwicklung digitaler Arbeitsabläufe für die Schuhherstellung, um schnellere Innovationen und Massenanpassungen zu ermöglichen.

Dafür setzen Marken wie adidas, Nike, New Balance, Reebok und Under Armour 3D-Drucktechnologien wie SLS, SLA und Carbons DLS ein, um 3D-gedruckte Elemente wie Zwischensohlen und Einlegesohlen in ihre Schuhe einzubringen.

Im Schmucksegment profitiert der 3D-Druck Schmuckhersteller in zweierlei Hinsicht. Der erste ist der 3D-Druck von Feingussmodellen, die billiger und schneller herzustellen sind als herkömmliche Methoden.

Ein zweiter Ansatz ist der 3D-Druck von Schmuck direkt unter Verwendung von Edelmetallen. Beide Verfahren ermöglichen individuelle Schmuckstücke mit dünnen Wänden und filigranen Details, die auf andere Weise nicht möglich wären.

Auch Fahrradhersteller führen den 3D-Druck in ihre Produktion ein. Diese neue Möglichkeit wird hauptsächlich durch die ausgereifte 3D-Drucktechnologie für Verbundwerkstoffe vorangetrieben. Durch den 3D-Composite-Druck können Fahrradhersteller maßgeschneiderte Fahrräder schneller und einfacher herstellen als mit etablierteren Methoden.

Zugegeben, die Akzeptanzraten des 3D-Drucks sind selbst in diesen Sektoren der Konsumgüterindustrie noch relativ gering , insbesondere im Vergleich zu zukunftsweisenden Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Medizin.

Für die meisten Konsumgüterunternehmen ist die Implementierung einer 3D-Druck-Produktionslinie zumindest vorerst nicht wirtschaftlich. Zum einen können die Produktionsmengen im 3D-Druck derzeit nicht mit denen der konventionellen Fertigung konkurrieren.

Auch wenn sich die Wirtschaftlichkeit des 3D-Drucks verbessert, ist es unwahrscheinlich, dass die Technologie die Massenproduktionsmethoden in einem Teilsektor des Konsumgütermarktes jemals vollständig ersetzen wird.

Zusammenfassend

Trotz der vielen neuen Anwendungen des 3D-Drucks im Konsumgütersektor befindet sich die Technologie noch in einem frühen Stadium der Einführung, insbesondere im Vergleich zu Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Medizin. Auch die Produktionsmengen sind im Vergleich zu etablierten Verfahren wie dem Spritzgießen geringer.

Mit zunehmender Skalierbarkeit der Technologie werden jedoch in den nächsten fünf Jahren mehr Konsumgüterunternehmen den 3D-Druck für Endanwendungen testen. Dies wird dazu beitragen, die Anwendungen und Produkte zu identifizieren, die am meisten von der Technologie profitieren können, und es Unternehmen ermöglichen, sie in ihre Produktionsabläufe einzuführen.

Einführung des 3D-Drucks für die digitale Fertigung

Von der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Konsumgütern setzen die Industrien auf die digitale Transformation, wobei der 3D-Druck eine der Schlüsseltechnologien ist, die diesen Wandel vorantreibt.

3D-Druck hilft Unternehmen dabei, bessere Produkte schneller herzustellen, ihre Abläufe und Lieferketten zu optimieren und zu erforschen neue Geschäftsmodelle.

Die Akzeptanzraten der Technologie variieren jedoch je nach Branche. Am höchsten sind die Quoten in Branchen, die hochwertige Teile in geringen Stückzahlen herstellen, wie Luft- und Raumfahrt und Medizin, oder in denen eine schnellere Produktentwicklung und -anpassung erforderlich ist, wie beispielsweise in der Automobil- und Konsumgüterindustrie.

Zu den größten wertschöpfenden Möglichkeiten, die der 3D-Druck bietet, gehören verbesserte Produktfunktionalität, höhere Produktionseffizienz, größere Anpassungsfähigkeit, kürzere Markteinführungszeiten und bedarfsgerechte Ersatzteile, insbesondere für anlagenlastige Industrien.

Aus diesem Grund investieren Unternehmen der Luft- und Raumfahrt-, Medizin-, Automobil- und Industriegüterindustrie verstärkt in die Technologie.

Dennoch müssen noch gewisse Hürden überwunden werden, bevor die Technologie wirklich weit verbreitet ist. Dazu gehören die Standardisierung von Materialien und Prozessen, geringere Produktionskosten sowie eine höhere Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit.

Hersteller von 3D-Druckern und andere Interessenvertreter der Branche stellen sich diesen Herausforderungen. Sie gehen diese Einschränkungen an, indem sie Maschinen mit geschlossenen Regelkreisen verbessern, Partnerschaften bei der Entwicklung von Standards eingehen und Arbeitsabläufe durch Automatisierung verbessern.

Das Fertigungsökosystem verändert sich sehr schnell, teilweise dank der wachsenden Möglichkeiten der 3D-Drucktechnologien. Um in diesem Ökosystem erfolgreich zu sein, sollten Unternehmen beim Prototyping über den 3D-Druck hinaus denken und Strategien entwickeln, um das zu erreichen, was sie durch den Übergang zur digitalen Fertigung erreichen können.