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Industrialisierung 3D auf dem Sprung in die Serienproduktion

| Autor / Redakteur: Dr. Karsten Heuser, Andreas Saar* / Stefan Guggenberger

Die additive Fertigung befindet sich in vielen Betrieben auf dem Sprung in die Serienproduktion. Designer, Ingenieure und Unternehmer müssen sich auf neue Plattformen, Marktplätze und folglich auch veränderte Geschäftsmodelle einstellen.

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Die Additive Fertigung steht vor dem Sprung in die Serienfertigung - was kommt danach?
Die Additive Fertigung steht vor dem Sprung in die Serienfertigung - was kommt danach?
(Bild: gemeinfrei // unsplash // Kristopher Roller)

Additive Fertigung fasziniert: Nicht nur, weil wie von Geisterhand aus Pulvern, Drähten oder Flüssigkeiten völlig neue Formen entstehen, sondern auch, weil diese Technologie schon bald eine neue und gewichtige Rolle in der Serienproduktion spielen wird.

Dabei konnten durch intensive Forschungen in Unternehmen und Universitäten in vielen Bereichen große Durchbrüche erzielt werden. Deshalb ist additive Fertigung heute längst nicht mehr auf den Bereich Rapid Prototyping beschränkt. Viele Analysten prognostizieren, dass additive Fertigung in verschiedenen Gebieten die klassische Fertigung ersetzen wird und damit eine kleine Revolution der Industrieproduktion einleiten wird. Bereits jetzt hat der Markt ein Volumen von rund zehn Milliarden Euro mit jährlichen Steigerungsraten von 25 Prozent.

Wie jede neue Schlüsseltechnologie, wird auch die additive Fertigung auf gleich mehreren Gebieten große Veränderungen einleiten. Schließlich lassen sich mit ihr Produkte entwickeln und in Serie fertigen, die zuvor mit keiner anderen Methode möglich waren. Neuartige Strukturen, darunter solche, die von der Tier- und Pflanzenwelt inspiriert wurden, ermöglichen völlig neue Konstruktionen. Sie kommen mit deutlich weniger Gewicht bei gleicher Stabilität aus. Damit sind sie für Bereiche wie die Luftfahrt prädestiniert, in denen sich höhere Performance bei weniger Treibstoffverbrauch deutlich auszahlt.

Zugleich können mithilfe des 3D-Drucks Fertigungsschritte vereinfacht werden, was die Produktion schneller und effizienter macht. In Folge dieser Entwicklung kommen Anbieter auf den Markt, die mit innovativen 3D-Konstruktionslösungen etablierte Fertigungsbetriebe in Zugzwang setzen. Dadurch entstehen neue Geschäftsmodelle, Marktplätze und Plattformen, auf denen Designer, Ingenieure, Produzenten und Abnehmer aufeinandertreffen.

Auch das Ersatzteilgeschäft wird sich grundlegend verändern. Denn dank der Technologie müssen Unternehmen nicht länger Ersatzteile für Jahrzehnte vorhalten. Mithilfe der additiven Fertigung wird einfach bei Bedarf produziert. Damit setzen sich Entwicklungen in Gang, die das Supply-Chain-Management und die Lieferantenbeziehungen auf eine völlig neue Basis stellen.

Additive Fertigung in Luft- und Raumfahrt
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Bereits heute arbeiten Branchen wie die Luftfahrt- und Automobilindustrie intensiv an Additive-Manufacturing-Projekten. Attraktiv ist die neue Technologie in diesen Bereichen vor allem mit Blick auf Produktivität und Qualität. Zugleich steht in vielen Betrieben der Sprung von der Prototypenerstellung zur Serienproduktion mit kurzen Durchlaufzeiten und hohen Stückzahlen unmittelbar bevor.

Produktion in Serie

In der Gasturbinen-Fertigung von Siemens ist er bereits gelungen. So hat der Konzern im schwedischen Finspång eine Kapazität zur Herstellung von bis zu 1.000 Brennern in Serienfertigung mithilfe des 3D-Drucks. Das bot dem Unternehmen neue Design-Möglichkeiten und ist schneller und flexibler als die konventionelle Fertigung. Was früher fast ein Jahr dauerte, schafft das Unternehmen heute in wenigen Wochen.

Überhaupt verfolgt Siemens im Bereich AM viele Projekte. Das Unternehmen betreibt mittlerweile rund 55 Maschinen zur additiven Fertigung und sammelt dabei wertvolle Erfahrungen. Diese fließen direkt in die Weiterentwicklung der Siemens-Software rund um das Product Lifecycle Management (PLM) ein. Somit kann der Konzern sein Know-how entlang der kompletten Wertschöpfungskette eines Kunden oder Partnerunternehmens einbringen. Außerdem ist Siemens in zahlreichen Initiativen vertreten und kooperiert eng mit Forschungsreinrichtungen wie der RWTH Aachen, Start-ups wie toolcraft und den Herstellern von Maschinen für die additive Fertigung, etwa EOS, Trumpf, HP und DMG Mori.

Die PLM-Lösungen von Siemens wiederum kommen heute von mittelständischen Kunden bis zur Großserienfertigung – auch innerhalb des Konzerns – zum Einsatz. Ein wichtiger Erfolgsfaktor dabei ist, dass in jeder Phase – von der ersten Idee, über Konstruktion und Fertigung bis zu Wartung und Weiterentwicklung – digitale Daten durchgängig zwischen den einzelnen IT-Lösungen weitergereicht werden. Innerhalb des integrierten Systems von Siemens PLM-Software spielen dabei digitale Zwillinge und der digitale rote Faden für die Industrialisierung der additiven Fertigung die zentrale Rolle.

Dieser Beitrag wurde ursprünglich auf unserem Partnerportal Next Industry veröffentlicht.

* Dr. Karsten Heuser ist ca. 20 Jahren in Management Positionen bei Siemens tätig und Andreas Saar ist Vice President of Manufacturing Engineering Software bei Siemens PLM Software.

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