Wie 3D-Druck die Fertigung revolutionierte: Eine Reise durch seine Evolution

Von Kostenreduktion über Effizienzsteigerung bis hin zur Innovationsförderung – viele Menschen sind begeistert von der Wirkung, die 3D-Druck auf die Zukunft der Fertigung haben wird. Doch die Wahrheit ist: Er hat bereits einen signifikanten Impact auf die Industrie gehabt.

Werfen Sie einen Blick zurück auf die Evolution des 3D-Drucks, um zu sehen, wie das Phänomen begann und wie es die Fertigungsindustrie hat evolvieren lassen.

Die 1980er: Grundlagen des 3D-Drucks legen

3D-Druck war in den 1980ern nur eine Idee. 1981 entdeckte Hideo Kodama vom Nagoya Municipal Industrial Research Institute in Japan einen Weg, Schichten von Material zu drucken, um ein 3D-Produkt zu erstellen. Leider konnte Kodama sein Patent für die Technologie nicht genehmigt bekommen.

Gleichzeitig in Frankreich fanden die French General Electric Company und CILAS, ein Hersteller von Laser- und Optiktechnologie, einen Weg, 3D-gedruckte Objekte zu erstellen. Die Unternehmen sahen jedoch keinen Nutzen für die Technologie und gaben ihre Entdeckungen bald auf.

Schließlich 1986 erstellte ein amerikanischer Ingenieur namens Charles Hull einen Prototyp für einen Prozess namens Stereolithografie (SLA). Hull nutzte Photopolymere, auch als acrylbasierte Materialien bekannt, um von flüssig zu fest mittels Ultraviolettlicht zu evolvieren. Hull patentierte den SLA-Drucker und andere Unternehmen zogen nach. Hull wird allgemein als „der Vater“ des 3D-Drucks bezeichnet.

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Zwei weitere Schlüsseltechnologien wurden in dieser Periode patentiert – Selective Laser Sintering (SLS), das Pulverkörner nutzt, um 3D-gedruckte Produkte zu formen; und Fused Deposition Modeling (FDM), das Hitze nutzt, um 3D-Modelle zu schichten. Diese 3D-Druck-Modelle legten das Fundament für 3D-Druck.

Die 1990er: Mehr Technologien und mehr Adoption

Mit dem Fundament der Technologie bereits geschaffen, begannen Unternehmen zu experimentieren, zu expandieren und letztlich, 3D-Druck zu kommerzialisieren.

Mehrere neue 3D-Drucker kamen auf den Markt, einschließlich des ModelMaker von Solidscape®, der Wachs-Materialien mittels Tintenstrahl-Druckkopf ablagerte, was dem traditionellen Drucken ähnlicher war.

Neue Prozesse wie Mikroguss und gesprühte Materialien ermöglichten 3D-Druck für Metalle, nicht nur Kunststoffe.

Die Technologie war jedoch noch kostenprohibitiv. Als Ergebnis war Adoption auf High-Cost, Low-Volume-Produktproduktion beschränkt. So wurde es zu einer natürlichen Passform für Prototyping neuer Produkte in der Aerospace-, Automotive- und Medical-Industrie.

Die 2000er: 3D-Druck explodiert

Während es iterative Änderungen und Innovationen im 3D-Druck im frühen 2000er gab, markierte 2005 das Jahr, in dem 3D-Druck auf den Pfad ging, mainstreamer zu werden. Viele der frühen Patente begannen auszulaufen, und Erfinder und Unternehmer suchten, davon zu profitieren.

Ein Professor in England namens Dr. Adrian Bowyer machte es zu seiner Mission, einen Low-Cost-3D-Drucker zu erstellen. Bis 2008 hatte sein „Darwin“-Drucker erfolgreich über 18 % seiner eigenen Komponenten 3D-gedruckt, und das Gerät kostete weniger als 650 $.

Als das FDM-Patent 2009 in die Public Domain fiel, waren mehr Unternehmen in der Lage, eine Vielfalt an 3D-Druckern zu erstellen, und die Technologie wurde zugänglicher.

3D-Druck begann, Mainstream-Schlagzeilen zu machen, da Konzepte wie 3D-gedruckte Gliedmaßen und 3D-gedruckte Nieren faszinierend und potenziell mächtig waren.

Die 2010er und die Maker Movement

Da die Kosten für 3D-Drucker weiter sanken, begann die Nachfrage nach der Technologie zu steigen, und sie wurden alltäglicher in Heim und Business.

Auf dem Shopfloor begannen Hersteller, 3D-Druck auf vielfältige Weise zu nutzen. Maschinenteile konnten schnell repariert werden, und Lagerengpässe konnten mit Leichtigkeit bekämpft werden.

Bis 2014 generierte die Industrie mehr als 1 Milliarde Dollar Umsatz. Aber neben dem beeindruckenden finanziellen Impact der Technologie machte 3D-Druck auch einen Impact darauf, wie Menschen arbeiten.

Menschen waren nun frei, eigene neue Produkte zu machen und zu erstellen, ohne auf Unternehmen oder Technologiefirmen angewiesen zu sein. Dieser ermächtigende Shift treibt die Maker Revolution an, die Kreation wertschätzt und sich auf Open-Source-Hardware fokussiert.

Laut einer 2017 Analyse von A.T. Kearney sollte 3D-Druck eine compound annual growth rate (CAGR) von 14,37 % auf fast 17,2 Milliarden Dollar zwischen 2017 und 2020 erleben.

2020: 3D-Druck reagiert auf COVID-19

Über die Jahrzehnte hat die Technologie des 3D-Drucks die Fertigungsindustrie weiterhin disruptiert. Im März 2020 traten viele Hersteller und Ingenieure an, um die COVID-19-Pandemie zu bekämpfen, und die Menge an Calls-to-Action der 3D-Druck-Community, notwendiges Material und Produkte zu liefern, ist etwas, das kein Branchenexperte vorhergesagt hätte.

Mehr als 1700 3D-Druck-Spezialisten haben angeboten, Masken, Respiratoren, Ventile und mehr zu 3D-drucken. Ein führendes 3D-Druck-, CNC-Bearbeitungs- und Spritzguss-Unternehmen, Protolabs, kündigte auf Twitter an: „Wir haben bereits eine Reihe von Kunden, die sich an uns gewandt haben, um Hilfe bei der Beschleunigung der Produktion von Komponenten für #COVID19 Test-Kits und Ventilatoren zu erhalten. Arbeiten an einem 10.000-Lauf-Teile-Auftrag, der morgen versendet wird. Noch nie stolzer auf das, was wir tun! #digitalmanufacturing“

Protolabs und viele andere Hersteller arbeiten schnell, um medizinische Versorgungsgüter zu produzieren – kostenlos. Um zu sehen, welche Käufer für die Additive Manufacturing Services, die Sie anbieten, in-market sind, fordern Sie unseren kostenlosen Custom In-Market Buyer Report an.

Die Zukunft von Additive Manufacturing & 3D-Druck

Es war inspirierend, die Evolution des 3D-Drucks zu sehen und Hersteller über alle Branchen hinweg zusammenarbeiten zu sehen, um die Industrie und Wirtschaft zu formen. Laut Statista wird der weltweite Markt für 3D-Druck-Produkte und -Services voraussichtlich bis 2024 40 Milliarden US-Dollar überschreiten.

Additive Manufacturing Lieferanten und 3D-Designer listen ihre Unternehmen weiterhin auf Thomasnet.com, um ihre RFQs zu erhöhen und ihr Business zu wachsen (listen Sie Ihres hier). Während die 3D-Druck-Community sich weiterentwickelt, sind wir gespannt, wie sich der Rest der Fertigungsindustrie auch weiterentwickelt.

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