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Interview Additive Fertigung vereint On-Demand-Produktion und Massenindividualisierung

Redakteur: Joscha Riemann

Wir haben mit Bart Van der Schueren, Chief Technology Officer bei Materialise über das Jetzt und die Zukunft von AM gesprochen. Aktuell überzeugt 3D-Druck als Feuerwehrmann in der Corona-Krise, langfristig braucht es aber eine Skalierung, um das volle Potenzial der Technologie freizusetzen.

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In der Corona-Krise zeigte der 3D-Druck sein Potenzial als Nothelfer. Um zukünftig erfolgreich zu sein, müssen aber noch einige Hürden überwunden werden, meint Bart Van der Schueren, Chief Technology Officer bei Materialise.
In der Corona-Krise zeigte der 3D-Druck sein Potenzial als Nothelfer. Um zukünftig erfolgreich zu sein, müssen aber noch einige Hürden überwunden werden, meint Bart Van der Schueren, Chief Technology Officer bei Materialise.
(Bild: VCG // Stefan Guggenberger)

Was hat die additive Fertigung eigentlich mit vorindustriellem Handwerk zu tun? Welche Produkte werden heute schon in Massen auf 3D-Druckern hergestellt? Und wieso steckt AM in Europa in einem Huhn-Ei-Dilemma? Diese und weitere Fragen klärt Bart Van der Schueren, Chief Technology Officer bei Materialise im Interview mit Mission Additive auf. Angesichts der aktuellen Corona-Krise haben wir mit Van der Schueren natürlich auch über deren Auswirkungen auf die additive Fertigung gesprochen und welche Möglichkeiten sich daraus ergeben könnten.

Bart Van der Schueren im Interview mit Mission Additive

Mittlerweile ist Materialise einer der Big-Player in der AM-Branche. Hätten Sie sich das vor 20 Jahren schon vorstellen können?

Van der Schueren: Wir waren als Unternehmen schon immer sehr ambitioniert, aber dieser Erfolg hat auch mich teilweise überrascht. Überraschend ist der Erfolg, weil wir in den letzten 30 Jahren unwahrscheinliche Fortschritte in der Verarbeitung CAD-Dateien gemacht haben. Damals war es noch schwierig, für 3D-Druck verwertbare CAD-Dateien zu generieren, die ein Fertigungsdienstleister nutzen kann. Also haben wir eine eigene Softwarelösung entwickelt und diese weltweit zur Verfügung gestellt. Wir hätten die Software auch für uns behalten können, aber wir hatten eine andere Idee: Wenn wir unsere 3D-Software der Welt und auch unseren Konkurrenten zur Verfügung stellen, wird sich 3D-Druck schneller etablieren – was rückblickend eine sehr gute Idee war.

Sie haben kürzlich über die Rückkehr zur On-Demand-Produktion gesprochen. Was steckt für Sie hinter diesem Begriff?

Van der Schueren: Wenn wir etwa 250 Jahre in die Vergangenheit zurück gehen, wurden beinahe alle Gegenstände On-Demand produziert. Damals war jede Form der Produktion eine handwerkliche Maßfertigung für einen spezifischen Auftrag. Und dann kam die industrielle Revolution und mit ihr die Massenfertigung. Mit der Industrialisierung erhielten wir Zugang zu bezahlbaren Fahrzeugen, günstiger Kleidung und allen anderen Annehmlichkeiten, die wir heute genießen. Aber eines haben wir durch die industrielle Fertigung verloren: Produkte, die individuelle an die Bedürfnisse ihrer Nutzer angepasst werden. Oder wie Henry Ford es ausdrückte: "Any customer can have a car painted any colour that he wants so long as it is black."

Die Monotonie industrieller Produkte wurde erst in den 50er und 60er Jahren durch eine schrittweise Erweiterung der Produktpalette entschärft. Heute können Sie bei der Konfiguration eines Neuwagens aus einem großen Katalog von Optionen, Sonderausstattungen und natürlich auch Farben auswählen. Wir sehen also, dass Kunden in der Individualisierung ihrer Produkte einen erheblichen Mehrwert sehen. Die nächste logische Stufe dieser Entwicklung ist die On-Demand-Fertigung von maßgeschneiderten Produkten, in einem industriellen Kontext. Möglich wird das durch eine Fertigungsmethode, die den Rahmenbedingungen der Industrie 4.0 entspricht, wirtschaftlich arbeitet und gleichzeitig die Massenindividualisierung von Industrieprodukten ermöglicht – die additive Fertigung. Durch die Rückbesinnung auf vorindustrielle Produktion können wir mit AM einzigartige Produkte herstellen, die für den Kunden einen individuellen Mehrwert haben und gleichzeitig von den Vorteilen der modernen Fertigungsindustrie profitieren.

Würden Sie sagen, dass die additive Fertigung ein essenzieller Bestandteil der Industrie 4.0 und der Digitalisierung ist?

Van der Schueren: Nach meinem Verständnis gehören die Industrie 4.0 und die additive Fertigung zusammen. Die Industrie 4.0 erlaubt uns, eine größere Vielfalt an Komponenten herzustellen und diese besser an ihre jeweiligen Anwendungsgebiete anzupassen. Das heißt auch, dass Unternehmen der Industrie 4.0 ihre Produkte flexibler produzieren und schneller entwickeln müssen. All diese Aspekte passen genau auf das Profil der additiven Fertigung. Wie kein anderes Herstellungsverfahren bietet 3D-Druck die Möglichkeit, ohne große Investitionen und Vorlaufzeiten die Produktion von kleineren oder auch größeren Serien zu realisieren. Das ist sicherlich ein Vorteil, der für die Industrie 4.0 von großer Bedeutung ist. Im Speziellen ist auch die enorme Designfreiheit des 3D-Drucks ein großer Vorteil, der durch die Digitalisierung möglich wird, aber auch die Industrie 4.0 unterstützt. So braucht AM keine Formen, keine Werkzeuge und kommt weitgehend ohne Umrüstzeiten aus. Dadurch wird das Design in der Industrie 4.0 von vielen Zwängen klassischer Herstellungsverfahren befreit.

Bei Materialise verwenden Sie oft den Begriff Massenindividualisierung. Ab welcher Stückzahl würden Sie von Massenindividualisierung sprechen? Und ist die 3D-Technologie heute schon so fortgeschritten und wirtschaftlich, dass Massenproduktionen auch individualisiert werden können?

Van der Schueren: Die 3D-Technologie wird tatsächlich schon für die wirtschaftliche Massenindividualisierung von Produkten eingesetzt. Das vielleicht beste Beispiel dafür sind Hörgeräte. Heute produzieren Unternehmen wie Sonova jährlich mehrere Millionen von individualisierten Hörgeräten mit additiver Fertigung. Bei Hörgeräten war die Automatisierung des Designprozesses tatsächlich eine größere Herausforderung als die Wirtschaftlichkeit der additiven Massenproduktion. Es musste ein Prozess entwickelt werden, mit dem maßgefertigte Hörgeräte automatisch aus Kundendaten generiert werden. Die eigentliche Umsetzung auf 3D-Druckern war dann weniger aufwendig.

Allerdings gibt es heute noch Grenzen für die additive Massenfertigung: Je größer das Bauteil ist, desto geringer ist die Anzahl der Produkte, die ökonomisch sinnvoll mit additiver Fertigung entstehen können. Relativ kleine Hörgeräte können beispielsweise in millionenfacher Ausführung wirtschaftlich auf 3D-Druckern entstehen. Bei Bauteilen mit der Größe eines Fußballs lohnt sich die additive Fertigung schon ab mehreren Hundert Stück nicht mehr.

Sie verfolgen die Entwicklung des 3D-Drucks schon seit mehr als 20 Jahren. Wie sehen Sie die Rolle des 3D-Drucks in der aktuellen Corona-Krise? Kann sich additive Fertigung jetzt Beweisen und für größere Aufgaben empfehlen?

Van der Schueren: In der Krise konnte der 3D-Druck absolut seinen Wert unter Beweis stellen. Die Corona-Krise zeigt uns allen, wie empfindlich und anfällig die globalen Wertschöpfungsketten wirklich sind. Durch die Einschränkungen der Reise- und Bewegungsfreiheit sind beispielsweise etliche Lieferketten zusammengebrochen. Und was ist dann passiert? Lokale 3D-Druck-Initiativen, Unternehmen mit 3D-Druck-Kapazitäten und sogar Hobbydrucker haben dringend benötigte Teile On-Demand und lokal gedruckt. Die Krise zeigt uns also, dass additive Technologien Vorteile haben, die es ermöglichen, bestehende Lieferketten neu zu denken und durch AM resilienter zu machen. Gleichzeitig müssen wir die 3D-Technologien aber noch weiter verbessern. 3D-Druck muss noch wirtschaftlicher werden und Anwender müssen die Technologie noch besser verstehen, um das volle Potenzial von AM freizusetzen.

Wie die schnelle Produktentwicklung in Krisenzeiten funktioniert, kann ich Ihnen an einem 3D-gedruckten Türöffner von Materialise zeigen. Am Donnertag den zwölften März standen wir vor einer schwierigen Situation: Wir mussten unsere Produktion und unser Büro bis Montag so umgestalten, dass die Gesundheit unserer Mitarbeiter nicht gefährdet wird. Innerhalb von zwei Werktagen mussten wir also ein umfassendes Maßnahmenpaket entwickeln und umsetzen. Viele Probleme konnten wir gut lösen, aber die Sicherheitstüren unserer Produktion stellten sich als schwierigere Hürde da. Aus Sicherheitsgründen brauchen wir diese Türen, sie stellen aber auch ein großes Infektionsrisiko dar. Also haben wir uns daran gemacht, eine 3D-gedruckte Lösung zu entwickeln. Bis Freitag sammelten und evaluierten wir verschiedene Designs für einen Türöffner. Freitag Nach hatten wir dann schließlich ein fertiges Design, welches wir über das Wochenende druckten und am Montag installierten. Dank der 3D-gedruckten Türöffner mussten wir unsere Produktion also nicht unterbrechen. Das Design stellten wir dann online zur Verfügung, natürlich kostenlos. Innerhalb der ersten Woche wurde unser Türöffner über 27.000 Mal heruntergeladen. Unter anderem haben uns auch Krankenhäuser angefragt, ob wir die Türöffner für sie drucken können. Für spezifische Anwendungen können Sie mittels AM also innerhalb von zwei bis drei Werktagen neue Produkte entwickeln.

Wie schätzen sie das Potenzial der additiven Fertigung über die Krise hinaus ein?

Van der Schueren: Zunächst haben wir anhand zahlreicher Use-Cases beobachtet, dass AM in der Krise sehr schnell und unkompliziert helfen kann. Aber dieser Hype darf uns nicht über bestehende Einschränkungen hinwegtäuschen, die auch für die Zukunft relevant sind. Für bestimmte Bereiche der Medizintechnik braucht es beispielsweise zertifizierte Hersteller und Verfahren. Wir bei Materialise sind als Hersteller für medizinische Produkte zertifiziert und wissen, dass eine Zertifizierung durchaus komplex sein kann. Langfristig gibt uns die aktuelle Krise aber eine andere Frage mit: Wie können wir solche Krisen in der Zukunft abschwächen und die Wertschöpfung robuster machen? Ich denke, dass AM auf viele Teilebereiche dieser Frage eine Antwort haben wird.

Aktuell habe ich den Eindruck, dass die USA und Asien einen Vorsprung bei der Entwicklung und Anwendung von AM-Technologien gegenüber Europa aufbauen. Wird Europa im 3D-Bereich auch zukünftig eine Führungsrolle übernehmen können?

Van der Schueren: Zunächst bin ich der Meinung, dass Europa im Vergleich zu den USA und Asien mithalten kann. Aber ich glaube durchaus, dass wir in Europa mehr Aufklärungsarbeit leisten müssen, damit 3D-Technologien eine größere Wertschätzung erlangen. Aktuell ist vielen Ingenieuren und Unternehmen wohl einfach noch nicht bewusst, dass AM hochqualitative, präzise und spezialisierte Teile herstellen kann.

Damit Europa auch zukünftig eine Führungsrolle übernehmen kann, müssen wir die additive Fertigung unbedingt hochskalieren. Bisher hat diese Skalierung nicht stattgefunden, weil Unternehmen der Meinung sind, 3D-Technologien wären zu teuer. Aus dieser Annahme ergibt sich allerdinge eine Art Huhn-Ei-Dilemma: Die Skalierung der additiven Fertigung würde die Kosten erheblich senken. Die Kostensenkung kann es aber nur geben, wenn vorher die Skalierung stattfindet. Wir brauchen in Europa also innovative und mutige Unternehmen, die eine Skalierung von AM antreiben. Wer jetzt Pionierarbeit leistet, kann später von den Vorteilen des 3D-Druck profitieren: stabilere Lieferketten, kürzere Entwicklungszeiten, schnellere Markteinführungen und Produkte, die individuell an die Bedürfnisse der Kunden angepasst sind.

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