3D Druck in der Fertigung von Prototypen und Kleinserien
Der 3D Druck ist ungebrochen auf dem Vormarsch. Selbst Großkonzerne wie Adidas hatten mit dieser Technologie schon Erfolg. Der DAX-Konzern entwickelte Schuhe mittels 3D Drucker, die unter dem Slogan Adidas Futurecraft 4D auf den Markt gingen. Rein qualitativ betrachtet hatte das Produkt Erfolg. Durch die günstigen Entwicklung von Prototypen und die günstige Fertigung der Kleinserien konnte Adidas das zuständige Werk für einige Jahre in Deutschland ansiedeln, was hierzulande neue Arbeitsplätze brachte. Kein Outsourcing nach Fernost. Keine soziale Ausbeutung. Stattdessen günstige Entwicklung und Produktion in Deutschland. Der 3D Druck macht Geschichten wie diese möglich.
Besonderheiten des 3D Drucks
Die Besonderheit des 3D Drucks ist die maschinelle Fertigung eines Bauteils in einem Durchgang auf Vorlage bzw. Entwurf. Die Vorlage kann ein bereits vorhandener Gegenstand sein, der in dem Gerät identisch kopiert wird. Alternativ können Dateien als Vorlagen angewandt werden. Die Fertigung der Gegenstände erfolgt beim 3D Druck additiv. Schicht für Schicht wird von unten nach oben das Teil angefertigt. Je nach Material, aus dem das Produkt zusammengesetzt sein soll, kommen verschiedene 3D Druckverfahren zum Einsatz:
- Direktes Metall-Lasersintern (DMLS) für Metalle; z. B. Aluminium, Edelstahl
- Selektives Lasersintern (SLS) für Kunststoffe mit isotropen mechanischen Eigenschaften
- Stereolithografie (SLA) für visuelle Anwendungen mit glatten Oberflächen und besonderen Formen
Diese und eine Vielzahl weiterer Verfahren wird speziell an die Anforderungen von Unternehmen angepasst. Die zentrale Besonderheit des 3D Drucks besteht neben der schnellen und kostengünstigen Fertigung in der Umsetzung komplexer Formen. Waren früher im Inneren von Produkten Hohlräume nur möglich, indem zusätzliche Verbindungselemente zum Einsatz kamen, sind durch die additive Fertigung Produkte mit Hohlräumen ohne etwaige andere Schraubarbeiten in einem Bauteil umsetzbar.
Weil der Herstellungsprozess immer gleich ist, reduzieren sich bei hohen Auflagen die Kosten aber kaum. Der Vorteil der geringen Anlaufkosten bei bis zu zehn Fertigungen ist deswegen fürs Prototyping besonders attraktiv. Aber für höhere Stückzahlen sind die Kosten des 3D Drucks unverändert, was gegenüber den üblichen Herstellungsprozessen ein Nachteil ist.
Einsatz speziell im Rapid Prototyping
Das Rapid Prototyping ist eine Disziplin, die für Unternehmen ungebrochen an Bedeutung gewinnt. In den heutigen Zeiten sehen sich Unternehmen wachsenden Anforderungen gegenüber. Weil die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens ein dynamischer Prozess ist, sind dynamische Methoden bei den Unternehmenstätigkeiten gefragt. Eine davon ist der 3D Druck, der schnell dazu verhilft, Prototypen herzustellen und einen Eindruck von den Produkten während des Entwicklungsprozesses zu erhalten. Optimierungen lassen sich schnell vornehmen und über erneutes Prototyping weitere Erkenntnisse gewinnen. So wird Schritt für Schritt das Produkt im Entwicklungsprozess verbessert, ehe es in die Fertigung großer Serien geht. Entwicklungsvorsprünge gegenüber anderen Unternehmen lassen sich auf diesem Wege realisieren, was im Hinblick auf den komparativen Konkurrenzvorteil von Bedeutung ist.
Für das Prototyping gibt es Lieferanten, die ohne 3D Druck arbeiten. Viele Unternehmen kooperieren nach wie vor mit diesen. Allerdings kommt es hier oftmals zu Komplikationen, wie z. B. der geringen Anpassungsfähigkeit des Lieferanten: Bei sich ändernden Anforderungen könnte er nicht mehr zur Umsetzung in der Lage sein, was in einem notwendigen Lieferantenwechsel münden würde.
Schlussendlich ist der 3D Druck heutzutage im Rapid Prototyping nicht mehr nur etabliert. Er etabliert sich immer mehr als bevorzugtes Verfahren in der Herstellung von Prototypen. Unter befragten Unternehmen aus dem Jahr 2020 sagten 41 % aus, den 3D Druck zur Beschleunigung der Produktentwicklung zu benutzen. Dies unterstreicht eindeutig den Stellenwert des 3D Drucks, um mittels Rapid Prototyping die Entwicklung von Produkten zu beschleunigen.
