10 Schlüsseltrends, die 3D-Druck-Innovationen 2020 antreiben

2019 beschleunigte die additive Fertigung in beispiellosem Tempo, erschloss neue Technologien, Partnerschaften und Märkte. Mit dem Schritt ins Jahr 2020 steht die Branche vor einem transformativen Jahr. Nachfolgend die zehn einflussreichsten Trends, die den 3D-Druck über alle Sektoren hinweg prägen werden.

1. Die 3D-Druck-Landschaft wird noch vielfältiger

Die Formnext 2019 demonstrierte die rasante Expansion des Sektors: 852 Aussteller – ein beeindruckender Anstieg von 35 % gegenüber dem Vorjahr – repräsentierten ein breites Spektrum von Start-ups bis hin zu etablierten Playern. Dieser Zuwachs signalisiert eine gesunde Wachstumstrajektorie und einen wachsenden Appetit auf Innovation.

Neue Marktteilnehmer wie Spectroplast (Silikon-3D-Druck), One Click Metal (erschwingliches Laser-Pulverbettfusion) und der Stratasys-Spin-off Evolve Additive Solutions (elektrofotografisches Verfahren) sind nur einige Beispiele für Unternehmen, den Markt neu definieren.

Der AMFG Additive Manufacturing Industry Landscape Report 2019 identifizierte über 80 Druckerhersteller, die meisten davon in den letzten zehn Jahren gegründet. Der Trend setzt sich fort, verschärft den Wettbewerb und beschleunigt technologische Durchbrüche.

2. Ein breiteres Spektrum an anwendungsspezifischen Materialien zeichnet sich ab

Eine aktuelle Jabil-Umfrage hob Materialkosten und -verfügbarkeit als kritische Hürden für produktionsreife additive Fertigung hervor. Während die Preise stabil bleiben mögen, entwickelt die Industrie aktiv neue Polymere, die auf spezifische industrielle Bedürfnisse zugeschnitten sind.

Jabils Materials Innovation Center, Anfang 2019 eröffnet, ist eine Full-Cycle-Einrichtung, die Kundenanforderungen in maßgeschneiderte Polymerpulver und -filamente überführt. Dieser Ansatz soll die Lücke zwischen Spritzgussmaterialien und 3D-Druck-geeigneten Werkstoffen schließen.

Große Materiallieferanten wie BASF und GKN Additive positionieren sich zunehmend als Lösungsanbieter, integrieren AM in ihre Wertschöpfungsketten und stärken die Industrialisierung der Technologie.

3. Mehr Hochtemperatur-3D-Drucker und -Materialien zu erwarten

Das vergangene Jahr brachte einen Anstieg an Hochtemperatur-Druckern von Roboze, Zortrax und Essentium, getrieben von der Nachfrage nach Hochleistungsthermoplasten wie PEEK. Diese Polymere bieten außergewöhnliche Hitzebeständigkeit, Chemikalienresistenz und Festigkeit, stellen aber erhebliche Druckherausforderungen dar.

Hersteller begegnen diesen Hürden durch beheizte Druckbetten und Hochtemperatur-Düsen, erweitern den Katalog druckbarer Hochtemperaturmaterialien und ermöglichen breitere industrielle Adoption.

4. Composite-3D-Druck tritt in Wachstumsphase ein

Leichte, hochfeste Verbundwerkstoffe sind in Luftfahrt, Automotive, Öl & Gas und Industriegütern begehrt. Additive Fertigung kann die Composite-Produktion straffen, Kosten und Lieferzeiten im Vergleich zu traditionellen manuellen Methoden reduzieren.

Unternehmen wie Fortify, Impossible Objects und Arevo haben substantielle Finanzierungen erhalten und erfolgreiche Anwendungen demonstriert – von Fahrradrahmen bis zu Luftfahrtkomponenten. Desktop Metals Fiber-Serie und zahlreiche Hardware-Material-Partnerschaften unterstreichen den Schwung des Sektors.

5. 3D-Druck-Software entwickelt sich rasant weiter

Historisch hinkte Software Hardware und Materialien hinterher, was Designer zwang, mehrere Tools für Build-Vorbereitung, Simulation und Design-for-Additive-Workflows zu jonglieren. 2020 wird ein Anstieg intuitiver, integrierter Lösungen bringen, die die Design-Pipeline straffen.

Verbesserte Simulationsgenauigkeit, Echtzeit-Monitoring und benutzerfreundliche Design-Tools werden breitere Produktionsnutzung ermöglichen und 3D-Druck tiefer in Mainstream-Fertigungsprozesse einbetten.

6. MES-Software wird für skalierbare Produktion unverzichtbar

Serienfertigungslinien erfordern nahtloses Workflow-Management. Manuelle Auftragsabwicklung und Post-Build-Inspektion schaffen Flaschenhälse, die Skalierbarkeit behindern.

Manufacturing Execution Systems (MES), die auf AM zugeschnitten sind, verknüpfen alle Phasen – von Auftragsplanung bis Qualitätssicherung – in einem einheitlichen digitalen Ökosystem. Die Integration von MES in 3D-Druck-Facilities wird zur Voraussetzung für Industrialisierung.

7. Automatisierung der Nachbearbeitung rückt in den Mittelpunkt

Die Automatisierung von Stützstrukturentfernung, Reinigung und Oberflächenveredelung ist kritisch für Hochvolumenproduktion. Unternehmen wie AMT, DyeMansion und PostProcess Technologies haben Lösungen eingeführt, die Entpulvern, Gleitschleifen und Farbmatching automatisieren.

AMTs kommende Entpulverungseinheit, derzeit in Beta, verspricht manuelles Pulverentfernen zu eliminieren und 3D-Druck in einen kontinuierlichen, reproduzierbaren Prozess für Massenfertigung zu verwandeln.

8. Hochvolumen-3D-Druck rückt näher an die Realität

Metall-Binder-Jetting ist die führende Technologie für schnelle, hochpräzise, kostengünstige Produktion. ExOnes X1 160PRO und Desktop Metals Shop System sollen Ende 2020 starten und zielen auf hochvolumige Automobil- und Industriekomponenten ab.

Auch beim Polymer-Hochvolumendruck gab es Durchbrüche: HPs Millionen-Teile-Dentalcase und 3D Systems' Produktion von hunderttausenden Align-Technology-Teilen illustrieren das Skalierbarkeitspotenzial.

9. Daten werden zum Schlüssel für Reproduzierbarkeit im 3D-Druck

In-Prozess-Monitoring durch eingebettete Sensoren und Kameras etabliert sich als vitales Werkzeug für konsistente Teilequalität. Lösungen wie Additive Assurances Metall-Druck-Qualitätsplattform ermöglichen Echtzeit-Datenerfassung und -analyse.

Mit zunehmender Reife der Datenerfassung gewinnen Hersteller Vertrauen in die Zuverlässigkeit von AM für produktionsreife Komponenten.

10. Kollaboration beschleunigt AM für die Produktion

Industrie-Regierungs-Forschungskollaborationen – wie das von BMW geführte IDAM-Projekt – zielen darauf ab, großskalige AM-Produktion von Automobilteilen zu demonstrieren. Partnerschaften über Materiallieferanten, Maschinenbauer und Endanwender schaffen interoperable Workflows und straffen Skalierung.

Solche Ökosysteme sind entscheidend, um AM-Wettbewerbsfähigkeit zu beweisen und den Markt-Footprint zu erweitern.

3D-Druck 2020: Fokus auf vollständige Industrialisierung

2020 wird 3D-Drucks Trajektorie zur Industrialisierung zementieren. Fortgesetzte Investitionen von Etablierten und Neueinsteigern gleichermaßen, kombiniert mit einem konzertierten Vorstoß zur Überwindung von Kosten-, Material- und Workflow-Hürden, werden die Reichweite der Technologie verbreitern und neue Anwendungsdomänen erschließen.

Weiterlesen: 20 AM-Experten teilen ihre Prognosen für 2020.