Top 3 Digital Manufacturing Trends, die 2020 prägen

Mit dem Ende von 2019 verlangsamen sich die Technologien hinter Massenskalendigitalisierung keineswegs.

Innerhalb der nächsten fünf Jahre wird erwartet, dass 85 % der Industrieunternehmen Industry-4.0-Technologien in allen Schlüsselgeschäftsbereichen implementiert haben. Der Trend produziert praktische digitale Anwendungen, die erst jetzt sichtbar werden.

Aufgrund einer Vielzahl von Herausforderungen war die Fertigungsindustrie träge bei der Adoption vollskaliger Digitalisierungsbemühungen. Die wenigen Vorreiter, die an die Front der digitalen Transformation vorgestoßen sind, haben den Grundstein für die anderen gelegt.

Der Mainstream-Ansatz war eher „Abwarten und Tee trinken“ als „Volle Kraft voraus“. Als Ergebnis gibt es einen Clash zwischen den Erwartungen von Produktingenieuren und den Mentalitäten von Herstellern.

Hersteller waren in der Vergangenheit langsam bei der Adoption neuer Technologien, aber 2020 wird wahrscheinlich ein Jahr breiter digitaler Adoption sein. Die Funken haben gezündet, und mit Ausreißern, die den Status quo herausfordern, wird die Industrie vorangetrieben.

„Mit sich rasch ändernder Technologie müssen Hersteller ihre Industry-4.0-Transformationspläne future-proof machen oder riskieren, hinter ihren Wettbewerbern zurückzufallen“, stellt McKinseys 2019-Report „Future-Proofing a Digital Manufacturing Transformation“ fest.

Ingenieure sind ihrem Kern nach offen für Innovation und Technologie. Gleichzeitig erfordert die Natur des Prozesses, dass sie auf mehreren Ebenen über die Lieferkette hinweg kollaborieren, mit Branchen, die nicht immer dieselbe Mindset adoptiert haben. Für sie bedeutet Digitalisierung der Fertigung, dass sie Zeit-, Energie- und geldsparende Bemühungen durch den gesamten Produktionsprozess einbetten können.

Hier sind die Top 3 treibenden Technologien, die wir 2020 erwarten, und wie sie Ingenieure empowern:

Online und On-Demand

Mit Hilfe digitaler Plattformen, die den gesamten Prozess durch ein Netzwerk verteilter Partner facilitieren, haben Online-Hersteller im vergangenen Jahr mit neuen Materialien und innovativen Geschäftsmodellen experimentiert.

Indem sie ein Ökosystem qualitativ hochwertiger Hersteller schaffen, müssen Ingenieure nur ihre Computer-Aided Designs (CADs) hochladen, wobei Material, Oberflächenfinish, Gewindelöcher, Toleranzen und Lieferzeit in die Cloud spezifiziert werden. Die Plattform bestätigt dann das Design, und ein Mitglied des verteilten Netzwerks mit Fertigungskapazitäten für das spezifische Teil übernimmt das Projekt.

Zusätzlich zu 3D-Druck von Kunststoffen und Metallen bieten Online-On-Demand-Fertigungsunternehmen Suiten mit einer Vielzahl von Prozessen an, einschließlich CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control), Blechfertigung, Spritzguss und Urethan-Guss. Mit der Fähigkeit, diese Fertigungsmethoden online on-demand zuzugreifen, wird On-Demand-Teilefertigung zu einer lebensfähigeren Fertigungsmethode.

Während diese Industrie noch in den Kinderschuhen steckt, ist das Potenzial, das sie für Ingenieure freisetzt, riesig. Traditionell wurde Teilefertigung durch lange Lieferzeiten zur Angebotsgenehmigung, internationalen Transport und die Notwendigkeit hoher Mindestbestellmengen behindert, was alle Kosten und Downtime erhöht. Durch Reduktion dieser Barrieren erlaubt Online-On-Demand-Fertigung Ingenieuren, zu liefern, ohne ihr Design zu kompromittieren.

Im kommenden Jahr erwarten wir, dass mehr Ingenieure zu On-Demand-Fertigung als Weg zur Lösung großer Pain Points greifen. Es ist wahrscheinlich, dass dies zu erhöhtem Wettbewerb in dieser Industrie führt sowie zu einer Konsolidierung der Marktführer querbeet. Das wird Plattformen letztlich antreiben, neue Materialien zu adoptieren und mehr Hersteller in das verteilte Netzwerk zu ziehen, was zu mehr Wahlmöglichkeiten für Ingenieure, weniger Downtime und niedrigeren Kosten führt.

Mehr Partnerschaften, Joint Ventures

Hersteller fanden es schwierig, über die Testphase ihrer Digitalisierungsstrategien hinauszugehen, aufgrund ihrer schieren Größe, globalisierter Lieferketten und eines Mangels an klaren Zielen. Während sich das zu ändern beginnt, hinken große Organisationen typischerweise, wenn es um die Adoption wirklich digitaler Mindsets über ihre Ränge geht. Entscheidungsträger sind sich dessen bewusst und suchen, digitale Expertise aus ihren Ökosystemen hereinzuholen.

„Wenn Hersteller darüber nachdenken, Agilität in ihre Lieferketten zu bauen, gibt es die zunehmende Erkenntnis, dass diese Bemühungen nicht in Isolation erfolgen können“, stellt Deloittes 2020 Manufacturing Industry Outlook fest. „Die Notwendigkeit, ein starkes Ökosystem zu kultivieren, ist ein Trend, der sich herausgebildet hat, und unsere Forschung zeigt, dass es eine zunehmend effektive Strategie für Hersteller ist, besonders im Hinblick auf digitalen Schwung.“

Laut Deloitte wird sich dieser Trend im kommenden Jahr wahrscheinlich in zwei distincten Arten ausspielen. Erstens sehen Smart Factories – jene an der Front des digitalen Übergangs – die Vorteile von Partnerschaften über ihre Ökosysteme, schaffen neue Geschäftsmodelle und Wert für Kunden mit signifikant höherer Rate als ihre Wettbewerber. Nachzügler, die zögerlich waren zu bewegen, suchen nun, diesen Erfolg in ihren eigenen Firmen zu replizieren. Zweitens sind jene, die die Front vorantreiben, noch nicht fertig und werden wahrscheinlich ihre eigenen Ökosysteme weiter ausbauen, um Kapazitäten zu sourcen, die sie nicht in-house haben.

Viele Marktführer nutzen diese Strategie, um ihre digitale Vision voranzutreiben. Aber gegeben dem relativen Premium-Wert digitaler Kapazitäten am Markt, schlägt Deloitte vor, „dass es wahrscheinlicher ist, dass 2020 Partnerschaften und Joint Ventures statt outright Akquisitionen bringt.“

Zugang zu einem externen Ökosystem von Partnern ist essenziell, um die großen Talent- und Kapazitätsdefizite zu füllen, die viele Hersteller erfahren. Daher werden wir wahrscheinlich ein Jahr von Partnerschaften zwischen großen Firmen und innovativen digitalen Scale-ups sehen. Ingenieure profitieren von zunehmendem Fokus auf User Experience, interne Kommunikation und gestraffte Customer Journeys.

3D-Druck

Was als Technologie primär für Prototyping begann, hat sich zu einer Industrie für sich entwickelt. 3D-Druck gilt als eine der disruptivsten aller Industry-4.0-Technologien. Als Schlüsselelement dieser Revolution „entwickelt sich 3DP als praktikable Alternative für sowohl Produktentwicklung als auch konventionelle Fertigung“, laut einem PwC White Paper von Ende letzten Jahres.

In den letzten Jahren hat die Ankunft neuer Materialien die Industrie vorangetrieben, und Applikationen explodieren. Ursprünglich war nur eine kleine Auswahl an Kunststoffen für Druckprojekte verfügbar. Heute hat die Hinzufügung von Materialien wie Beton, Metall und Nanopartikel-Tinte das Innovationspotenzial exponentiell erweitert.

Mit der Ankunft von Druckern, die größer, schneller und komplexer sind, haben Ingenieure die Kapazität, Objekte auf viel größerem Maßstab als zuvor zu bauen. Vier der signifikantesten 3D-Drucke dieses Jahres sind:

• Das erste 3D-gedruckte menschliche Herz, gedruckt in Israel dieses Jahr. Forscher der Tel Aviv University produzierten das vaskularisierte engineered Herz unter Verwendung der eigenen Zellen und biologischen Materialien eines Patienten.
• Die University of Maine vollendete kürzlich das größte 3D-gedruckte Boot, ein zwei Tonnen schwerer, 7,5 Meter Cruiser, einschließlich des größten je 3D-gedruckten soliden Teils.
• SpaceX Crew Dragons Motor wurde vollständig mit Metall-3D-Druck gefertigt. Designed als sicherstes menschliches Raumfahrzeug aller Zeiten, hat das Craft 16 Missionen zur und von der Internationalen Raumstation absolviert.
• Der Preis für 3D-gedruckte ganze Häuser vor Ort ist dramatisch auf 4.000 bis 10.000 Dollar gesunken, was Zugang zu sicherem und bezahlbarem Wohnraum für Bedürftige bietet.

Während 3D-Druck-Technologien für Materialien wie Metall und Beton in den vergangenen Jahren relativ teuer waren, hat ein kontinuierlicher Strom von Innovationen begonnen, sie in den Mainstream-Produktionsprozess zu integrieren.

Da Drucker selbst sich rasant weiterentwickeln, kommen sie dem näher, was die Industrie als Holy Grail des 3D-Drucks betrachtet: Multi-Material-Druck, der Ingenieuren erlaubt, mit einer Kombination von Filamenten zu designen.

Diese Druckmethode ist bereit, den meisten Wert aller 3D-Druck-Techniken freizusetzen. Schritte wurden unternommen, um Multi-Material-Druck in einer Prototyping-Umgebung einzuführen, und die Technologie sieht bereit aus, in den nächsten ein bis zwei Jahren in kommerzielle Nutzung vorzudringen.

Langfristig werden diese Fortschritte Ingenieuren größere Designfreiheit geben, Prototyping-Produktivität steigern und Lieferung effektiver machen. Die Evolution in Materialien und der Maschinerie selbst hat Experten vorhersagen lassen, dass die 3D-Druck-Industrie im Wert auf über 50 Milliarden Dollar bis 2026 wachsen wird. Addieren Sie die rasant expandierende On-Demand-Fertigungsindustrie und die Wahrscheinlichkeit neuer Partnerschaften querbeet, und wir beginnen, 2020 als Baseline der fast-tracked Digitalisierung der Fertigungsindustrie zu sehen.

Filemon Schoffer ist Co-Founder und CCO von 3D Hubs, einer Online-Fertigungsplattform.