5 Trends, die die Zukunft der additiven Fertigung gestalten [2021]

Im Jahr 2020 durchlief die AM-Branche eine schwierige Phase und gewann einen erneuten Fokus in der Produktion. Die ständige Weiterentwicklung von AM ließ uns fragen, was 2021 für die Branche bereithält.

Hier sind also unsere fünf wichtigsten Trends, die die zukünftigen Fortschritte von AM bestimmen werden.

1. Additive Software-Innovation wird aufholen

Software war lange Zeit ein Flaschenhals in der Entwicklung des 3D-Drucks. Es gab eine Lücke zwischen Hardwarefähigkeit und Softwareunterstützung, die erst deutlicher wurde, als der 3D-Druck als Produktionsmethode zu reifen begann.

Die Software verknüpft jeden entscheidenden Schritt im AM-Workflow, von Bestellung, Teilekonstruktion, Bauvorbereitung, Produktionsplanung und -überwachung bis hin zur Lieferung. Aber bis vor kurzem wurden Softwarelösungen nicht für die besonderen Aspekte des 3D-Drucks optimiert.

Infolgedessen waren viele Prozesse manuell oder ineffizient, weil Unternehmen die für AM schlecht ausgestatteten Technologien verwendeten.

In den letzten Jahren hat die Branche daran gearbeitet, die bestehende Lücke zu schließen, aber es gibt noch Raum für Verbesserungen.

Im Jahr 2021 wird sich der Fortschritt fortsetzen, wobei sich große und kleine Softwareunternehmen auf Softwarelösungen konzentrieren, die die Anforderungen der additiven Technologien erfüllen. Diese Entwicklung wird die nächste Generation von Softwaretools antreiben, die AM in die Industrialisierung vorantreiben wird.

2. Verstärkter Fokus auf Maschinenkonnektivität

Einer der größten AM-Trends, von dem wir erwarten, dass er 2021 voranschreitet, besteht darin, AM-Lösungen (sowohl Software als auch Hardware) einfacher zu integrieren und mit der Produktionsfläche zu verbinden.

Geschlossene oder proprietäre AM-Systeme dominieren seit langem den AM-Hardwaremarkt. Solche Systeme arbeiten normalerweise mit Materialien und Software, die vom Maschinen-OEM bereitgestellt oder freigegeben wurden, und lassen sich nicht leicht in Lösungen von Drittanbietern integrieren.

Der Ansatz geschlossener Systeme mag zwar großartig sein, um die Prozesssicherheit zu gewährleisten, wird jedoch oft als Einschränkung der Zusammenarbeit und Konnektivität angesehen.

Da Unternehmen ihren AM-Betrieb hochfahren, benötigen sie die Möglichkeit, ihre Maschinen und Software nahtlos mit ihren Produktionsumgebungen zu verbinden. Die Verwendung isolierter Lösungen für die Technologie, die auf Konnektivität basiert, führt für die additive Fertigung ins Leere.

Wichtig ist, dass wir beobachten, dass Hardwarehersteller ihren Fokus zunehmend auf Systeme verlagern, die für die Integration in die Fabrikhalle offen sind.

Dieser Trend war 2020 bereits stark:Wir haben beispielsweise kürzlich die Zusammenarbeit mit HP angekündigt, die die Integration von HP AM-Systemen in unsere additive MES-Software ermöglicht.

Ein weiteres Beispiel, das den Trend unterstützt, stammt aus dem Standbein der 3D-Druckindustrie, Stratasys. Im Dezember kündigte das Unternehmen die Erweiterung der Konnektivitätsfunktionen für seine historisch geschlossenen Maschinen an.

Dies bedeutet, dass es jetzt einfacher ist, die Systeme von Stratasys mit Software von Drittanbietern zu verbinden, sodass Benutzer die Möglichkeit haben, ihre additive Fertigung mit Softwareanwendungen ihrer Wahl zu integrieren und zu verwalten.

Systemkonnektivität ist für AM-Einrichtungen keine Option mehr, sondern eine Notwendigkeit. Umso ermutigender ist es zu sehen, dass die Akteure der AM-Branche diesen Bedarf erkennen und angehen.

Mehr dazu:Wie können Sie die 3D-Druckerüberwachung nutzen, um die additive Fertigung zu skalieren?

3. Die anhaltende Konvergenz von AM und KI

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werden zu integralen Bestandteilen des AM-Wachstums. Nahezu alle Teile der AM-Wertschöpfungskette können von KI profitieren, von der Materialentwicklung, der Maschineneinrichtung, der Teilekonstruktion und der Workflow-Automatisierung.

Deshalb erwarten wir, dass wir 2021 eine stärkere Integration zwischen KI und AM-Technologie erleben werden.

Im Hardwarebereich wird KI mit AM-Systemen gepaart, um eine bessere Prozesskontrolle und Wiederholbarkeit zu ermöglichen. Beispielsweise entwickelt Inkbit derzeit ein KI-basiertes Bildverarbeitungssystem, das in ein Polymersystem integriert ist. Dieses System wird in der Lage sein, jede der 3D-Druckschichten zu scannen und das Materialverhalten während des Druckprozesses vorherzusagen.

Generatives Design ist bereits weithin als bedeutende digitale Innovation in der AM anerkannt und hat auch das Potenzial, stark von KI und maschinellem Lernen zu profitieren.

Bisher wurde generatives Design hauptsächlich zur Optimierung von Lastpfaden verwendet, bei denen Festigkeit und Steifigkeit dominieren. Es kann auch in Szenarien zur thermischen oder Schwingungsoptimierung verwendet werden.

KI und maschinelles Lernen werden generatives Design auf die nächste Stufe heben und die Tür für neue Designs öffnen, die vollständig an den AM-Prozess angepasst werden können.

Auch wenn wir vielleicht noch einige Jahre von der ausgereiften Fähigkeit entfernt sind, Designs automatisch an den Prozess anzupassen, erwarten wir in diesem Jahr wichtige Fortschritte, die uns diesem Ziel näher bringen.

Eine weitere großartige Gelegenheit, KI in der AM-Branche zum Einsatz zu bringen, besteht darin, sie in Fertigungsausführungssysteme zu integrieren. Bei AMFG zum Beispiel treibt künstliche Intelligenz unsere additive MES-Software an, um manuelle Aufgaben wie die Datenerfassung zu automatisieren.

Künftig können Maschinenanalysefunktionen eingesetzt werden, um die gesammelten Daten zu analysieren und Verbesserungsvorschläge für den Produktionsbetrieb zu machen. Letztendlich bietet es einen besseren Einblick in die wichtigsten Engpässe und wie der Prozess optimiert werden kann, um AM optimal zu nutzen.

Letztendlich deutet der Bedarf an intelligenteren, autonomeren AM darauf hin, dass die KI-Fähigkeiten in der AM-Hardware und -Software nur noch zunehmen werden.

4. AM wird die verteilte Fertigung vorantreiben

Da Unternehmen ihre Lieferketten zukunftssicher machen wollen, öffnen sich viele von ihnen für neue Lieferkettenmodelle und Technologien, die es ihnen ermöglichen, Kosten zu senken oder flexibler zwischen den von ihnen hergestellten Produkten zu wechseln.

Dieser Bedarf an größerer Flexibilität und Agilität wird zu einer verteilten, lokalisierten Fertigung führen, die von der additiven Fertigung angetrieben wird.

AM kann die Anzahl der Schritte, die zur Herstellung komplexer Metall- oder Polymerformen erforderlich sind, drastisch reduzieren, die Durchlaufzeiten verkürzen und die Umstellung auf digitale Lagerbestände erleichtern. Diese Vorteile machen es für das verteilte Fertigungsmodell besonders attraktiv.

Wir glauben, dass 2021 das Jahr sein wird, in dem mehr Unternehmen beginnen, die verteilte Fertigung mit AM ernsthaft zu untersuchen. Dieser Trend wird durch eine aktuelle Umfrage von HP unterstützt, wonach 59 Prozent der Unternehmen derzeit Hybridmodelle evaluieren und 52 Prozent sich mit der lokalisierten digitalen Fertigung befassen.

5. Die nächste Wachstumswelle bei additiven MES

Die Einführung digitaler Fertigungstechnologien wie AM erfordert letztendlich eine Softwaregrundlage, die das Wachstum und die Skalierbarkeit von AM im gesamten Unternehmen unterstützen kann.

Deshalb sehen wir ein verstärktes Interesse an Manufacturing Execution Systems (MES) für die additive Fertigung. Die MES-Software wurde entwickelt, um den AM-Workflow leichter handhabbar zu machen, indem wichtige Prozesse wie Auftragsmanagement, Produktionsplanung und -überwachung automatisiert werden.

MES-Projekte haben eine nachgewiesene Erfolgsbilanz und werden heute neben der AM-Einführung als strategische Bedeutungsebene angesehen.

Um dieses Niveau zu erreichen, war jedoch eine jahrelange Entwicklung der additiven MES-Software erforderlich, die entwickelt werden musste, um die einzigartigen Anforderungen von AM zu erfüllen.

Obwohl die heutigen MES-Fähigkeiten weitreichend sind, gibt es noch viele neue spannende Entwicklungen am Horizont. Engere Konvergenz mit maschinellem Lernen, fortschrittliche Konnektivität mit Hardware, bessere Interoperabilität – all dies ist bereits heute in Arbeit, um die nächste Wachstumswelle im Bereich AM im Jahr 2021 und darüber hinaus voranzutreiben.

Sind Sie bereit, auf der Welle der AM-Trends zu reiten?