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11.08.16

3D-Drucker für Unternehmen – was ist zu beachten?

Die Globalisierung hat Bereiche wie die industrielle Fertigung, insbesondere im Konsumgütersegment, unter Zugzwang gesetzt. Immer mehr Produkte gliedern sich in verschiedene, teilweise über den ganzen Globus verteilte Produktionsschritte auf. Damit sind sie immer noch günstiger, als würden sie beispielsweise in ihrem westlichen „Stammland“ gefertigt werden. Bei Elektronik und anderer Technik ist es bereits so, dass fast ausschließlich High-Tech-Produkte und neuartige Modelle dort gefertigt werden, wo sie auch entwickelt wurden – alles andere, das erprobt ist, wird in Länder mit niedrigeren Fertigungskosten ausgegliedert. 3D-Drucker ermöglichen es, auch komplizierte und individuelle Verfahren im klassischen Rahmen zu produzieren.

 

Abbildung @ mebner1 (CC0-Lizenz)/ pixabay.com 3D-Drucker in der Produktion - für welche Unternehmen ist die Umstellung schon heute besonders interessant? Es kommt dabei auch auf die Größe des Unternehmens an.

Grundlagen kennen: Was ist ein 3D-Drucker?

Auch wenn über das Thema eifrig gesprochen und diskutiert wird, so verfügen derzeit erst nur einige wenige, hochtechnisierte Unternehmen über 3D-Drucker. Damit die Vorteile sowie die Bandbreite der Fertigungssegmente nachvollziehbar werden, muss das Grundprinzip des 3D-Drucks verstanden werden. Hierbei ist von einer additiven Fertigung zu sprechen, denn dabei wird ein gewünschtes Produkt schichtweise erstellt – anders als bei der subtraktiven Fertigung, bei der aus einem Rohling das gewünschte Produkt mittels Fräsen, Drehen, etc. herstellt wird (CNC-Verfahren). Der 3D-Drucker setzt dabei mit unterschiedlichen Verfahren, zum Beispiel dem selektiven Laserschmelzen und dem selektiven Lasersintern, voll automatisch die Vorgaben des digital vorliegenden Modells um.

Aufgrund dieses Prinzips, wonach tendenziell Anpassungen und Erweiterungen durch einfache Änderung der Modelldatei umsetzbar sind, ergibt sich eine schier unermessliche Bandbreite an Einsatzgebieten. Im Groben werden mehrere additive Fertigungsverfahren unter dem Begriff „3D-Druck“ zusammengefasst, die im Folgenden stichpunktartig dargestellt werden.

 

Pulververfahren

Freiraumverfahren

Flüssigverfahren

Modulare Bestandteile

Binder Jetting

Selective Laser-Sintering (SLS)

Selective Laser-Melting (SLM)

Selective Heat-Sintering (SHS)

Electron Beam-Melting (EBM)

Fused Deposition Modeling (FDM)

Fused Filament Fabrication (FFF)

Contour Crafting (CC)

Wax Deposition Modeling (WDM)

Kunststoff-Freiformen (AKF)

PolyJet oder MultiJet-Modeling (MJM)

Laminated Object-Modeling (LOM)

Cladding (Auftragsschweißen)

Cladding (Kaltgasspritzen)

Stereolithografie (SLA)

Flächenverfahren (DLP und LCM)

Kurzum: Im Rahmen der Dimensionen des 3D-Druckers können einzelne Bauteile mittels einzelner, aber auch kombinierter Verfahrenstechniken produziert werden. Durch die schichtweise Produktion sind somit hochpräzise Individualanfertigungen möglich, wenn auch die stückweise Herstellung stets mit derselben Zeitspanne verbunden ist.

Praktisch denken: Welche Einsatzbereiche bieten sich Unternehmen?

Wie die im vorangegangenen Abschnitt bereits aufgelisteten Verfahrenstechniken verdeutlichen, können Unternehmen auf vielfältige Weise die Möglichkeiten des 3D-Druckverfahrens in ihre Betriebsabläufe integrieren. Im Folgenden werden verschiedene Anwendungsgebiete mit beispielhaften Darstellungen aufgelist

  • Konzeptmodelle: Ganz zu Beginn der Planungsphase für neue Produkte steht die Herstellung von Konzeptmodellen, um eine Serienfertigung überhaupt erst denkbar zu machen. Dieser zeitaufwändige und arbeitsintensive Schritt ist mit vielen Komplikationen, aber auch kleineren Anpassungen verbunden. Auf Basis von 3D-Verfahren lassen sich diese Anpassungen zentral und skalierbar steuern, Ideen können zeitnah realisiert und damit auf ihre Realisierbarkeit hin überprüft werden. Alle Segmente des Maschinenbaus eignen sich hierfür.

  • Ersatzteilproduktion: Ein zentrales Element moderner Serviceangebote ist heutzutage die Wartung der Produkte, vor allem in der Unterhaltungsindustrie sowie bei Autoteilen und dergleichen. Da die Kleinserienproduktion jedoch mit einem enormen Aufwand verbunden ist, wird dieses Serviceangebot zumeist zeitlich befristet oder lediglich mit für Kunden uninteressanten Kostennachteilen angeboten. Für alle Produkte, die digital geplant sind und damit auch in Zukunft anpassbar bleiben, kann mittels 3D-Druck ein kostensparsames und schnelles Produktionsverfahren etabliert werden.

  • Consumer Electronic: Der aktuelle Trend, der viele Elemente mit Virtual Reality verknüpft, fußt auf einem hohen Personalisierungsgrad. Zugleich stellt der Markt für Consumer Electronic einen anhaltend starken und konsequent wachsenden Zukunftsmarkt dar. Es geht dabei nicht allein um Unterhaltungselektronik, sondern auch um Hybridprodukte wie digital vernetzter Schmuck oder steuerbare Elemente im Haushalt. Mittels 3D-Druckverfahren können derartige Angebote schneller und für geringere Preise angeboten werden, Möglichkeiten ergeben sich auch beim Ersatz verlorengegangener oder zerstörter Produkte.

Neben dieser exemplarischen Auflistung gibt es gerade in den Entwicklungsstadien innovativer Produkte eine nie gekannte Bandbreite. Einerseits kann der Entwicklungsprozess von Anfang an digitalisiert ablaufen und damit einen hohen Funktionalitätsgrad aufweisen. Andererseits lassen sich Ideen, die schnell realisiert und getestet werden, bei mangelnder Marktdurchsetzung oder betriebswirtschaftlicher Logik wieder absetzen. Das Verlustrisiko bei der Neueinführung bestimmter Produkte ist deutlich geringer, da zumindest in bestimmten Segmenten eine zeitnahe und damit den Markt durchdringende Produktion analog zum Verbraucherinteresse angeregt werden kann.

Abbildung @ niekverlaan (CC0-Lizenz)/ pixabay.com .Die Finanzierung spielt natürlich ebenfalls eine wichtige Rolle. Staatliche Förderungen können hierbei durchaus hilfreich sein – mit geförderten Krediten lassen sich besonders günstige Zinsen realisieren. 

Die Implementierung von 3D-Druckverfahren in die Betriebsorganisation ist sinnvoll, zugleich aber auch mit einem hohen finanziellen Aufwand verbunden. Viele mittelständische Unternehmen zeigen sich daher noch skeptisch, auch angesichts des für eine sachgerechte Nutzung erforderlichen technischen Know-hows auf Seiten der Belegschaft. Gerade für diesen Bereich haben sich zuletzt sogenannte 3D-Dienstleister am Markt etabliert. Es handelt sich dabei um stark zentralisierte Unternehmen, die Kapazitäten ihrer eigenen 3D-Maschinenparks zur Verfügung stellen. Zum Teil steht dieses Angebot sogar auch Privatanwendern zur Verfügung.

Zuletzt wichtig: Was gilt es bei der Anschaffung von 3D-Druckern zu beachten?

Geht es letztlich aber darum, zukunftsgerichtet zu wirtschaften und eine eigene Sachkunde aufzubauen, können bestimmte Unternehmensfinanzierungen helfen. Die staatseigene KfW Bankengruppe richtet sich dabei insbesondere an Unternehmen mit Expansionsplänen sowie an Gründer. Im Folgenden werden zwei grundsätzliche Programme in Stichpunkten dargestellt.

 

ERP-Gründerkredit (073)

KfW-Unternehmerkredit (037)

Eigenschaften

-          Gründung, Nachfolge und Festigung

-          Ab 1,00 % effektivem Jahreszins

-          Flexibel kombinierbar mit anderen Fördermitteln

-          Finanzierung in vollem Umfang möglich, auch im Ausland

-          Förderung bis zu 25 Millionen EUR Kredit, z.B. für Investitionen in Anlagen und Maschinen

-          Geeignet für etablierte Unternehmen mit mindestens fünf Jahren am Markt

-          Günstige Zinsfestschreibung bis zu 20 Jahren

-          Als Investitions- oder Betriebsmittelkredit nutzbar

-          Ausgeschlossen für Nachfinanzierungen und Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien

 

Fazit:

3D-Druckverfahren ermöglichen Unternehmen eine zielgerichtete, kalkulierbare und skalierbare Produktentwicklung in praktisch jedem Segment. Allerdings erfordert die Nutzung einen hohen Kapitaleinsatz und qualifizierte Arbeitnehmer, die mit digitalen Prozessen vertraut sind.

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