Wesentliche Hindernisse in der Additiven Fertigung überwinden: Ein praktischer Leitfaden

Veröffentlicht am 26. Oktober 2022

Ursprünglich veröffentlicht auf fastradius.com am 26. Oktober 2022

3D-Druck, auch additive Fertigung genannt, ist eine relativ neue Technologie, aber bereits weit gekommen. Seit Erfindung in den 1980ern wurde 3D-Druck in der Fertigungsindustrie zunehmend prävalent – 2021 war der globale 3D-Druckmarkt $12,6 Mrd. wert, erwartet $34,8 Mrd. bis 2026.

Obwohl Unternehmen wie Adidas und Rawlings 3D-Druck für innovative neue Produkte nutzten, steht additive Fertigung bei industrieller Skalierung vor Adoptionsherausforderungen. Forschung zeigt: 63 % der Unternehmen, die additive Fertigung nutzen, tun dies nur für Prototyping; nur 21 % produzieren Items, die nicht anders herstellbar sind.

Häufige Herausforderungen in der additiven Fertigung

Produktionsreife 3D-Drucker sind günstiger als industrielle CNC-Maschinen oder Spritzgussmaschinen, aber Additive-Fertigungs-Equipment kann noch kostspielig sein. In einer Stratasys-Umfrage nannten 25 % der Befragten Equipmentkosten als Top-Herausforderung. Kaum überraschend: Anschaffungskosten eines 3D-Druckers zu sparen dauert, und die meisten Betriebe brauchen mehr als einen für ihr Auftragsvolumen – noch mehr Investition. Manche Unternehmen können den CapEx nicht rechtfertigen.

Dann gibt es Fertigungs- und Prozesskosten. In derselben Umfrage sagten 16 %, Herstellungskosten bei additiver Fertigung seien Top-Sorge. Zwar sind 3D-Drucker sehr autonom, aber jemand muss Digitalfile senden, Drucker korrekt konfigurieren, Druck starten. Bei Multi-Material-FDM-Drucks muss jemand Filament mid-print wechseln und je nach Material/Drucker Düse, Druckgeschwindigkeit, Retraktion, Betttemperatur anpassen. Nach Druckende muss jemand Supportstrukturen entfernen und Teil nachbearbeiten für Qualitätsfinish.

Hinzu kommen Wartungskosten additiver Equipment. 3D-Drucker können ohne Wartung ausfallen – Unternehmen warten Tage/Wochen auf Ersatzteile. FDM: Riemenspannung justieren, angesammeltes Plastik an Düse entfernen. MJF: Regelmäßige Printhead- und Heizlampenwartung – tausende Dollar/Jahr. SLA: Regelmäßige Harztank-Wartung/-Austausch. Über Zeit summieren sich Wartungskosten.

Additive Fertigung präsentiert auch nach Druckende Herausforderungen. Die meisten 3D-gedruckten Teile benötigen Post-Processing – Zeit, erhöht Arbeits- und Overhead-Kosten pro Einheit. Beispiel: SLA-Teile sind direkt aus Drucker mit viskösem Überschussharz bedeckt, müssen in Lösungsmittel gewaschen werden. FDM-Teile benötigen oft Schleifen/Dampfglätten wegen prominenter Schichtlinien oder Oberflächenmakel durch Supportstrukturen. Mit diesen Issues im Blick: 9 % der Umfrageteilnehmer nannten Post-Processing-Anforderungen als Top-Herausforderung.

Zu beachten: Additive Fertigung ist viel jünger als traditionelle Methoden. Während Spritzguss und CNC-Zerspanung seit Jahrzehnten genutzt werden mit großer Datenbank kompatibler Materialien und global akzeptierten Materialstandards, hat additive Fertigung begrenztere Materialauswahl und weniger etablierte Standards.

Erfreulich: Additive Fertigung wird beliebter, mehr Unternehmen investieren in Entwicklung, Standardisierung, Qualifizierung additiver Materialien. 2021 war Einführung neuartiger additiver Materialien ein Major Trend. Langfristig wird diese Forschung Herstellern ermöglichen, die Lücke zwischen additiver Fertigung und anderen Technologien zu schließen. Etablierung global akzeptierter Standards in diversen Branchen wird additive Fertigung stärker im Fertigungslandscape verankern.

Technische Herausforderungen der additiven Fertigung

Verglichen mit Spritzguss und CNC-Zerspanung kann additive Fertigung niedrigere Prozessvorhersagbarkeit und Wiederholbarkeit haben. Beispiel: Additiv gefertigte Teile durchlaufen oft Post-Processing für Oberflächenfinish – bei unzureichender Kontrolle anfällig für menschlichen Fehler, resultierend in Komponenten, die enge Toleranzanforderungen nicht erfüllen. Herausforderung für Branchen, die extrem hohe Genauigkeit erfordern: Luftfahrt, Automotive.

Obwohl additive Fertigung komplexe Objekte ohne zusätzliche Montage ermöglicht, können Post-Processing-Techniken Durchlaufzeiten strecken und Budgets dehnen. Unternehmen müssten likely in Inspektions- und Qualitätskontrollressourcen investieren, um sicherzustellen, dass 3D-gedruckte Teile erforderliche Spezifikationen erfüllen.

Operative und organisatorische Herausforderungen bei additiver Fertigung

Als relativ neue Technologie steht additive Fertigung auch vor operativen/organisatorischen Herausforderungen. Kein Präzedenzfall für Adoption auf operativer Ebene, Mangel an Business- und Kostenkalkulationsmodellen basierend auf der Technologie. Viele Unternehmen zögern mit 3D-Druck wegen Unklarheit über Ownership digitaler Designs.

Hinzu: Wenige dedizierte Bildungswege spezifisch für Karrieren in additiver Fertigung → Mangel an skilled Personnel mit tiefem Technologie-/Prozesswissen. Kombiniert mit typisch begrenztem Wissen über additive Technologien in nicht-spezialisierten Unternehmen, sind viele Kunden unsicher, wo es Wert für ihr Business schafft – und vermeiden es oft zu ihrem eigenen Nachteil.

Herausforderungen lösen durch Partnerschaft mit erfahrenem additivem Fertigungspartner

Wenn Sie unsicher sind, wie additive Fertigung in Ihr Business integriert werden kann, Design für 3D-Druck nicht gelingt, oder Sie nicht bereit für Investitionen und technische Herausforderungen eigener 3D-Drucker sind: Beste Lösung ist Partnerschaft mit Fertigungspartner. Ein erfahrener 3D-Druck-Partner hilft, viele Top-Herausforderungen zu überwinden: Anschaffungskosten, inkonsistente Ergebnisse, fehlendes 3D-Druck-Wissen. Partnerschaft gibt auch Zugang zu mehr additiven Materialien und umfassenderen Post-Processing-Optionen.

Bei SyBridge geben wir Einblick in Design- und Materialauswahlprozesse für additive Fertigungstechnologien und identifizieren sogar Kosteneinsparungsmöglichkeiten, um Ihre Savings und Profits zu maximieren. Kontaktieren Sie uns, um mit einem additiven Fertigungsexperten zu sprechen.