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Expertenbeitrag

Sukamal Banerjee

Sukamal Banerjee

Executive Vice President, Global Business Unit Head: IoT Works, HCL

3D-Druck

Eroberung der dritten Dimension

| Autor/ Redakteur: Sukamal Banerjee / Redaktion IoT

Was früher Science Fiction war, wird heute zunehmend Realität. So hat sich zum Beispiel der 3D-Druck zu einer vollwertigen Methode für die Produktion von Komponenten und Ersatzteilen entwickelt. Ob ein künstliches Ohr zum Hören von für Menschen eigentlich nicht mehr hörbaren Frequenzen, ein Modell des Traumhauses oder innovative Garnierungen von Kuchen: Der 3D-Druck revolutioniert alle Bereiche des menschlichen Lebens. Gemäß dem Wohlers Report wird der weltweite Umsatz in diesem Markt bis 2018 auf 12,8 Milliarden US-Dollar und bis 2020 auf über 21 Milliarden US-Dollar steigen.

Firmen zum Thema

Der "Strati" von Local Motors wurde mit Hilfe von 3D-Drucktechnologie produziert.
Der "Strati" von Local Motors wurde mit Hilfe von 3D-Drucktechnologie produziert.
( Local Motors )

Die Anbieter bringen immer schnellere und kostengünstigere Versionen von 3D-Druckern auf den Markt. Dies führt zu einer immer stärkeren Akzeptanz und einer Industrialisierung der Technik. So lassen sich dreidimensionale physikalische Produkte in die digitale 2D-Welt übersetzen und wieder zurück in die 3D-Form bringen. Dies funktioniert weltweit überall dort, wo es eine IP-Adresse und genügend Bandbreite gibt, um das digitale Modell zu übertragen. Dadurch entsteht ein deutliches Veränderungspotenzial. Wie stark und schnell es sein wird, hängt von verschiedenen Faktoren in den Bereichen Wirtschaftlichkeit, Technologie, Richtlinien und Politik ab.

Ein Blick zurück

Ein Blick in die Vergangenheit zeigt aber, dass sich in kurzer Zeit viel erreichen lässt. In der Medizin hat zum Beispiel der 3D-Druck von komplexem, lebendem Gewebe neue Möglichkeiten für die regenerative Medizin eröffnet. Mit einem besseren Verständnis dieser Technologie versuchen Forscher sogar, die natürlichen Heilmechanismen des Körpers zu beschleunigen. In der Orthopädie erzeugen sie etwa poröse Strukturen zur Unterstützung der Knochenstabilisierung. In Verbindung mit der Stammzellenforschung lassen sich damit sogar künstliche Organe herstellen, die eventuell die bisherige Transplantation überflüssig machen. Sogar komplizierte Körperteile wie das menschliche Gehirn lassen sich mit Hilfe von 3D-Technologie nachbilden. Dies erleichtert mit Hilfe von Simulationen die Durchführung komplexer chirurgischer Eingriffe.

Die Luftfahrtbranche hat ebenfalls sehr früh die 3D-Technologie eingeführt und druckt damit kleine bis große Teile, um Zeit, Material und Kosten zu sparen. Der wichtigste Vorteil für die Hersteller von Luftfahrttechnik ist aber die Gewichtsreduktion. Der 3D-Druck beschleunigt auch die Lieferkette durch die Herstellung nicht-kritischer Teile bei Bedarf für die Just-in-Time (JIT)-Produktion. Damit lassen sich verschiedene Fertigungsschritte einsparen – inklusive der dafür nötigen Werkzeuge.

Bisherige IoT-Projekte

Quelle: Airbus

In der Automobilindustrie gibt es sogar schon die ersten 3D-gedruckten Fahrzeuge auf Basis von Crowd Sourcing und Open Source – wenn auch bisher nur im Ausstellungsraum. Zum Beispiel hat Local Motors den mit Hilfe von 3D-Druck produzierten „Strati“ live auf der International Manufacturing Technology Show (IMTS) in Chicago präsentiert.

In Zukunft lassen sich sogar Roboter mit Muskelgewebe herstellen. Der mit 3D-Technik gedruckte „Bio-Bot“ der University of Illinois in Urbana-Champaign ist bereits erstaunlich flexibel in seinen Bewegungen und der Navigation. Nach diesem Durchbruch arbeiten Forscher schon an der Entwicklung von Maschinen, die mit Hilfe von Sensoren schnell auf komplexe Umwelt-Signale reagieren können.

Bisherige IoT-Projekte

Quelle: University of Illinois (illinois.edu)

Wohin führt die Entwicklung?

Die große Begeisterung für die 3D-Technologie ist durchaus berechtigt. Sie verschiebt die Produktionshoheit zu Einzelpersonen und ist deutlich flexibler als die herkömmliche Massenproduktion. Natürlich lässt sich nicht alles in 3D drucken, zumindest noch nicht, aber ein breiter Einsatz von 3D-Druckern bietet viele Vorteile, vor allem in Sachen Effizienz.

So lässt sich der Bedarf an Logistik reduzieren, da Design-Vorlagen digital übertragen werden und dies zu einer Dezentralisierung und Individualisierung der Produktion führt. 3D-Scanner unterstützen diese Entwicklung. Die schichtweise Herstellung im 3D-Drucker ermöglicht auch eine effiziente Fertigung selbst komplizierter Geometrien und vermeidet damit viel Abfall im Vergleich zu traditionellen Methoden. Durch die Senkung von Kosten und Komplexität mit Hilfe des 3D-Drucks müssen Unternehmen andere Wege finden, um ihre Produkte zu differenzieren. Zum Beispiel können sie ihre Sekundärmarkt-Dienstleistungen verbessern, etwa durch einfache und schnelle Herstellung von Ersatzteilen nach Bedarf. Durch die intuitive Nutzung bietet der 3D-Druck auch eine Lösung für den Fachkräftemangel, den insbesondere Fertigungsunternehmen mit komplexen Herstellungsmethoden beklagen.

Die Technologie eröffnet auch viele Chancen für Unternehmer, eine Idee zu einem fertigen Produkt zu entwickeln – mit deutlich weniger Abhängigkeit von kostenaufwändigen Herstellungsprozessen und einer wesentlich verbesserten Wirtschaftlichkeit. Dabei sollten sie jedoch eines berücksichtigen: Während die neue Generation der digitalen Technologien in praktisch allen Branchen den Ort der erbrachten Services weg vom Unternehmen hin zu web-basierten Angeboten verändert, hat der 3D-Druck den gegenteiligen Effekt. Er bringt den Herstellungsprozess näher zum Kunden. So wird der Konsument zunehmend zum Prosument.

Fazit

Natürlich gibt es noch zahlreiche Hürden zu überwinden, nicht zuletzt die etablierten Prozesse und Richtlinien, aber auch Fragen in Bezug auf Sicherheit, Datenschutz, geistiges Eigentum und viele weitere Aspekte. Dies verlangsamt möglicherweise die Einführung von 3D-Druck in Unternehmen. Doch gleichzeitig verlangen immer kürzere Konjunkturzyklen und sich schneller verändernde Kundenwünsche nach flexiblen, individuellen Methoden zur Herstellung von Produkten in Echtzeit.

So schätzt McKinsey das Potenzial verschiedener 3D-Anwendungen auf einen wirtschaftlichen Effekt von 230 bis 550 Milliarden im Jahr 2025. Der größte Einfluss wird dabei von Consumer-Lösungen erwartet, gefolgt von direkter Herstellung. Da immer mehr Anwendungen für den 3D-Druck entstehen, wird es auch interessant sein, wie Branchen die dadurch entstehenden Möglichkeiten in Zukunft einsetzen und weiterentwickeln. Schließlich wird fast jeder Sektor die 3D-Technologie nutzen, um Innovationen schnell und effizient in die Realität umzusetzen.

Über den Autor

Sukamal Banerjee

Sukamal Banerjee

Executive Vice President, Global Business Unit Head: IoT Works, HCL