Additive Fertigung 3 Faktoren bedrohen die Zukunft der Fertigung

Von Lutz Feldmann*

‚Made in Germany‘ steht weltweit für Qualität und Ingenieurskunst. Bei technischen Neuerungen wie Smartphones oder autonomen Fahren tritt Deutschland aber nicht als Innovator auf. Welche drei Faktoren Unternehmen beachten müssen, um konkurrenzfähig zu bleiben und wie 3D-Druck dabei helfen kann.

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Die additive Fertigung wächst aus dem Prototyping hinaus und wird für die Fertigung immer relevanter. Wieso? Weil 3D-Druck entscheidende Probleme von Industrie und Gesellschaft adressiert.
Die additive Fertigung wächst aus dem Prototyping hinaus und wird für die Fertigung immer relevanter. Wieso? Weil 3D-Druck entscheidende Probleme von Industrie und Gesellschaft adressiert.
(Bild: gemeinfrei // Unsplash)

Die heimische Fertigungsindustrie muss sich langsam an ein neues Tempo der Weltwirtschaft anpassen, wenn ‚made in Germany‘ nicht seine Strahlkraft verlieren soll: Konsumfreude und rasante Software-Entwicklungen haben in den letzten zwei Jahrzehnten einen Innovationsschub ausgelöst, der vom Smartphone bis zum selbstfahrenden Auto reicht. Bei den jüngsten Technologie-Innovationen scheint das Ausland schon weiter zu sein.

Die Industrie ist das Rückgrat der deutschen Wirtschaft

Deutschland ist auf die Industrie spezialisiert. Laut dem Verband der Chemischen Industrie e.V. beziehungsweise dem OECD hat Deutschland im Vergleich mit anderen fortschrittlichen Ländern den höchsten Industrieanteil (Stand 2020). Mit einem Umsatz von 2.000 Milliarden Euro ist es der viertgrößte Produzent von Industriegütern weltweit. Hierbei führen China, die USA und Japan die Liste an. Ungeachtet der Nationen haben jedoch weltweit alle Fertigungsunternehmen mit den Herausforderungen für die Industrie zu kämpfen.

Um die Hürden in den nächsten Jahren zu bewältigen, wird es für den Industriestandort Deutschland kaum ausreichen, wie bisher weiterzumachen. Vor allem kleine und (mittel)große Unternehmen aus dem Mittelstand müssen sich bewusst mit den Entwicklungen befassen: Fehlender Nachwuchs an dringend benötigten Fachkräften, internationale Lieferketten, die störanfällig sind, und der Klimawandel zwingen Unternehmen zum Umdenken.

Zeitgleich entwickelt sich die additive Fertigung weg von der reinen Prototypen-Entwicklung und stellt somit zunehmend eine der Lösungen zu den drohenden Schwierigkeiten der Fertigungsindustrie dar.

1. Unternehmen fehlt es an Fachkräften

Das Thema Fachkräftemangel ist schon länger akut. Hochspezialisierte, erfahrene Experten gehen nach und nach in den Ruhestand – der Nachwuchs bleibt aus.

Laut der Bundesagentur für Arbeit werden deutschlandweit insgesamt derzeit etwa 1,2 Millionen Arbeitskräfte gesucht, davon zwei Drittel Fachkräfte. Auch durch die zunehmende Digitalisierung aller Branchen wird die Nachfrage nach IT-Fachkräften immer höher. Beim Beispiel der IT hat der Digitalverband Bitkom e.V. letztes Jahr 86.000 offene Stellen für IT-Fachkräfte ausgewiesen.

Ein Ansatz wäre durch verstärkte Automatisierung und weiterer Verschlankung der Prozesse mehr Effizienz und weniger Personal zu erreichen. Doch bis die Autos, Roboter oder Gabelstapler autonom fahren und agieren, ist es etwa mit dem noch ausbaufähigen, flächendeckenden 5G-Netz noch ein weiter Weg. Zu diesem Zeitpunkt ist bereits vieles automatisiert, was sich in Unternehmen automatisieren lässt.

So hat etwa der 3D-Druck einen hohen Automatisierungsgrad erreicht. Die Geräte sind digital gesteuert und aus den digitalen Druckdaten werden dank maschinellem Lernen ganz bequem fertige Druckteile. Cloud-Technologien tragen ihren Rest dazu bei, dass durch automatische Konfigurationen und Kalibrierungen Einsatz-fertige Druckteile ohne den Eingriff von spezialisierten Fachkräften entstehen.

Bei steigendem Fachkräftemangel kann der 3D-Druck dabei helfen, besser mit den wirtschaftlichen Gegebenheiten Schritt zu halten.

2. Unternehmen verlassen sich stark auf Lieferketten

Derzeit stellt die Beschaffung und die globalen Lieferketten eine der größten Herausforderungen der Weltwirtschaft dar. Immer wieder hört man von Lieferengpässen, Verzögerungen bei der Lieferung von Rohstoffen und Produktteilen, die dazu führen, dass Waren wochenlang nicht lieferbar sind. Die Globalisierung, das Auslagern von Fertigungsstätten und die Entwicklungen hin zur Just-in-Time-Produktion sind nur einige Beispiele dafür, wie Unternehmen die letzten Jahrzehnte ihre Geschäftsmodelle effizienter und profitabler getrimmt haben. Nun treten die Nachteile dieser Geschäftsausrichtungen zum Vorschein und die Industrie muss sich nun wieder darauf einstellen, auf lange Sicht unabhängiger von anfälligen Lieferketten zu werden.

Um dieses Ziel zu erreichen, müssen Fertigungsunternehmen einige einschneidende Maßnahmen in Erwägung ziehen. Eine Reorganisation der Lieferketten könnte sinnvoll sein. Sogar Pläne, die Produktion zurück in die EU oder gar nach Deutschland zu führen wäre auf lange Sicht sicherer. Außerdem können Unternehmen ihre derzeitigen Produktionsweisen analysieren und gegebenenfalls anpassen.

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Hierbei ist die additive Fertigung ein ernstzunehmender Trend in der Industrie, der so einige Engpässe abfangen kann. So sind mittlerweile extrem robuste Druckmaterialien aus Filamenten, Metallen, Glas oder Carbon möglich und werden zunehmend auch für anspruchsvolle Branchen relevant. Diese leistungsstarken Materialien werden auch den Anforderungen anspruchsvoller Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Automobil sowie Öl und Gas gerecht.

Zusammengefasst kann der 3D-Druck etwa bedeuten, dass in einer Niederlassung in der Nähe ihrer Kunden oder direkt auf dem Shopfloor der Abnehmer produziert wird. Dadurch verkürzen sich die Lieferketten und Wartezeiten. Außerdem kann noch teurer Lagerplatz nebenbei eingespart werden.

3. Unternehmen sollen CO2-neutraler werden

Für die Industrie ist die Beschaffung der Einzelteile alles andere als effizient – sowohl im Hinblick auf die Beschaffungsdauer wie auch den Nachhaltigkeitsaspekt. Kleinste Teile werden weiterhin am anderen Ende der Welt hergestellt und über Schiffscontainer nach Deutschland verschifft. Parallel steigen das Bewusstsein und die Bemühungen der Endverbraucher, klimaneutraler zu konsumieren. Auch Industrieunternehmen spüren den Druck der gesellschaftlichen Verantwortung und müssen umweltfreundlicher wirtschaften.

Die gängigen Verfahren in der Produktion und der Logistik müssen demnach an Ziele wie CO2-Senkung, Kreislaufwirtschaft sowie Natur- und Tierschutz angepasst werden. Gefragt sind hier vor allem ressourcenschonende Alternativen. Die additive Fertigung hat auch hierbei großes Potenzial: So bemisst sich der Gesamtenergieverbrauch eines Produkts unter anderem basierend auf der Länge der Lieferwege und der Produktionsart. Der 3D-Druck kann einer Nachhaltigkeitsstrategie erhebliche Langzeitvorteile bringen, da es ökologischer und ressourcenschonender ist, große Lagerflächen abzubauen, klimaschädigende Transportwege aus Übersee zu reduzieren und gegebenenfalls sogar die Prototypen aus dem Druckbett wieder für neue Druckteile zu recyclen. Bei allen Herstellern existieren Prozesse, die durch die additive Fertigung erheblich effizienter und nachhaltiger geschaltet werden können. So wird nicht nur Treibhausgas eingespart, sondern auch Zeit und auf lange Sicht auch Geld.

Fazit: 3D-Druck könnte Industriestandard werden

Für produzierende Unternehmen kann die additive Fertigung einen enormen Mehrwert bieten. Dank neuer Druckmaterialien können mithilfe des 3D-Drucks längst nicht mehr nur Prototypen gedruckt werden. Der industrielle 3D-Drucker könnte sich in naher Zukunft zum Industriestandard entwickeln. Bei den weltweiten Herausforderungen für die Fertigungsbranche stellt der 3D-Druck – vor allem für mittelständische Unternehmen in Deutschland – eine vielseitig vorteilhafte technologische Ergänzung dar.

Ob mehr Innovationen durch agilere Testphasen bei einem Minimal Viable Product oder die Überbrückung von Lieferschwierigkeiten, effizientere Prozesse machen Unternehmen resilienter, wettbewerbs- und zukunftsfähiger.

* Lutz Feldmann arbeitet als Regional Channel Manager Euro-Central von Markforged.

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