AM versus Corona Von der Krisenhilfe zur strategischen Implementierung

Von Stefan Guggenberger

Im Zuge der Corona-Krise haben viele Unternehmen erkannt, dass 3D-Druck schnelle Lösungen liefern kann. Dabei ging es zunächst um den Infektionsschutz und die kurzfristige Überbrückung von Lieferengpässen. Doch das tatsächliche Potenzial von AM zeigt sich erst durch die strategische Implementierung.

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Dieser Türöffner verringert die Infektionsgefahr am Arbeitsplatz, weil Türen nicht mehr mit der Hand geöffnet werden müssen. Innerhalb weniger Wochen wurde die kostenlose Datei mehr als 100.000 Mal heruntergeladen.
Dieser Türöffner verringert die Infektionsgefahr am Arbeitsplatz, weil Türen nicht mehr mit der Hand geöffnet werden müssen. Innerhalb weniger Wochen wurde die kostenlose Datei mehr als 100.000 Mal heruntergeladen.
(Bild: Materialise)

Wie die meisten Unternehmen musste auch Materialise zu Beginn der Pandemie Lösungen entwickeln, um seine Mitarbeiter besser zu schützen und das Geschäft weiterführen zu können. Der Anbieter von 3D-Druck-Software und 3D-Druck-Dienstleistungen nutzte dabei zwei der Vorteile additiver Fertigung – Geschwindigkeit und dezentrale Produktion –, um kurzfristig und bedarfsgerecht neue Produkte zu entwickeln und diese auch anderen zugänglich zu machen.

Schnelle Lösungen mit kurzer Vorlaufzeit

Gleich zu Beginn der ersten Infektions-Welle im Frühjahr 2020 begann bei Materialise die Suche nach sinnvollen Lösungen, die sich mit 3D-Druck schnell realisieren lassen. In einer vom Management einberufenen Expertenrunde mit Produktentwicklern wurden verschiedene Ideen entworfen. Eine davon war der so genannte Door Opener, eine Türgriff-Ergänzung, mit dem sich Türen händefrei – mittels Unterarm – öffnen lassen. Die Gefahr einer Weitergabe von Viren mittels Schmierinfektion wird so effektiv reduziert.

Bei der Entwicklung des Door Openers wurde von vornherein darauf geachtet, dass das Produkt möglichst universell einsetzbar und mit gängigem Werkzeug einfach zu installieren ist. Die Lösung bestand dann im Ergebnis aus zwei 3D-gedruckten Teilen, die sich mit Schrauben verbinden und so an Türgriffen befestigen lassen.

"Bei der Realisierung und Verbreitung des Door Openers konnten einige der Stärken des 3D-Drucks voll genutzt werden", so Frank Küchelmann, Marketing Manager der Materialise GmbH in Bremen. "Schnelle Produktentwicklung, kurze Vorlaufzeiten in der Produktion sowie die Möglichkeit einer dezentralen Fertigung nahe am Ort des Bedarfs. Innerhalb von 24 Stunden war die initiale Produktentwicklung abgeschlossen. Insgesamt dauerte es von der Idee bis zum fertigen Produkt nur 72 Stunden."

Anschließend stellte Materialise auf seiner Website die Druckdaten des Türgriffaufsatzes zum kostenlosen Download bereit. So konnte jeder, der einen geeigneten Kunststoffdrucker besitzt, damit seinen eigenen Beitrag zum Gesundheitsschutz leisten. Der Einsatz des Unternehmens zahlte sich aus: Die Datei wurde innerhalb weniger Wochen über 100.000 Mal heruntergeladen.

3D-gedruckter Adapter entlastet Krankenhäuser

Eine weitere Coronahilfe entwickelte Materialise auf Anfrage von Dr. De Backer, eines Mediziners von der Universitätsklinik in Antwerpen. Die Herausforderung damals war, dass es in vielen Regionen zu einer kritischen Unterversorgung mit Beatmungsgeräten kam. Zugleich wurde mehr und mehr deutlich, dass die Intubation gerade der vom Virus bereits geschwächten Patienten mit erheblichen Risiken behaftet ist und dass das medizinische und pflegende Personal noch besser vor Infektionen geschützt werden musste.

"Bei der Entwicklung eines Lösungsansatzes wurde zunächst geklärt, welche Geräte rund um die Beatmung in den meisten Krankenhäusern vorhanden sind", erläutert Küchelmann. "Anschließend wurde überlegt, wie daraus ein Produkt entstehen könnte, die Patienten das Atmen erleichtert."

Mit dem 3D-gedruckten Adapter lassen sich eine nichtinvasive Beatmungsmaske, ein Filter und ein so genanntes PEEP-Ventil miteinander verbinden.
Mit dem 3D-gedruckten Adapter lassen sich eine nichtinvasive Beatmungsmaske, ein Filter und ein so genanntes PEEP-Ventil miteinander verbinden.
(Bild: Materialise)

Die Antwort war schließlich der so genannte Materialise NIP-Konnektor. Mit dem 3D-gedruckten Adapter lassen sich eine nichtinvasive Beatmungsmaske, ein Filter und ein so genanntes PEEP-Ventil miteinander verbinden. Auf diese Weise entsteht eine nicht-invasive Maske, die Sauerstoff liefert und zugleich einen individuell einstellbaren positiven Druck in den Lungen der Betroffenen erzeugt. Die so geschaffenen, so genannten NIP-Masken reduzieren die Zeit, die Personen an mechanische, invasive Beatmungsgeräte angeschlossen sein müssen, so dass mehr Geräte für Patienten in kritischem Zustand verfügbar sind.

Materialise konnte die hilfreiche Lösung innerhalb von nur einem Monat von der Idee zu einem skalierbaren Produkt entwickeln. Dabei profitierte das Unternehmen von seiner jahrzehntelangen Erfahrung im 3D-Druck und in der Medizintechnik sowie in der Entwicklung von Medizinprodukten gemäß den EU- und US-Vorschriften. Ebenso half ihm seine ISO 13485-Zertifizierung.

Flexible Lizenzen erleichtern Homeoffice

Neben diesen sehr konkreten Produkten bietet Materialise zudem eine Lösung, um auch seine Kunden indirekt beim Schutz ihrer Mitarbeiter vor Infektionen zu unterstützen. Im Rahmen von Wartungspaketen stellte das Unternehmen seinen Kunden flexible Lizenzen für seine Software zur Verfügung, sodass damit tätige Mitarbeiter ihre Arbeit ins Homeoffice verlagern konnten. Arbeitgeber konnten so die Gefahr einer Ansteckung ihrer Software-Anwender im Büro verringern und zugleich Kontinuität in den Arbeitsprozessen sicherstellen.

Neben Materialise entwickelten auch zahlreiche andere Unternehmen in den letzten Monaten vielfältige, 3D-Druck-basierte Innovationen zur Verbesserung des Mitarbeiterschutzes und der medizinischen Versorgung. Unter anderem wurden additiv gefertigte Lösungen geschaffen, mit denen bestimmte Arbeitsschritte von nur noch einer Person statt wie bisher zwei Personen ausgeführt werden müssen. So kommt es seltener zu Situationen, in denen Mitarbeiter den empfohlenen Mindestabstand unterschreiten.

Strategische Implementierung von AM zahlt sich langfristig aus

Die Beispiele machen erneut deutlich, welch großes Potenzial additive Fertigung bei der schnellen Realisierung neuartiger Produkte besitzt – und zwar weit über das Prototyping hinaus. Zudem wurde vielen Unternehmen durch die Pandemie auch noch einmal vor Augen geführt, dass 3D-Druck in vielen Fällen auch eine echte Option bei Lieferengpässen sein kann. Denn die Alternativen – Produktionsstopp, Nachmontage oder große Lagerbestände – verursachen in vielen Fällen insgesamt höhere Kosten als die kurzfristige, sogar dezentral mögliche additive Serienfertigung sonst fehlender Bauteile. Zudem liegt es auf der Hand, dass sich Lieferverzögerungen negativ auf die Kundenbeziehung auswirken können.

Angesichts dieser Erfahrungen und Erkenntnisse beschäftigen sich inzwischen mehr und mehr Unternehmen damit, den 3D-Druck strategisch-systematisch zu implementieren statt ihn nur vereinzelt zu nutzen. Im Zuge dieser Implementierung kann es sinnvoll sein, externe Unterstützung in Anspruch zu nehmen. Der Blick von außen hilft dabei Potenziale besser zu erkennen und auch zu heben. Diese Tendenz konnte auch bei Materialise festgestellt werden: "Tatsächlich beobachten wir bei uns bereits eine steigende Nachfrage nach unserem Beratungsservice. Nicht zuletzt aufgrund dieses wachsenden Interesses fühlen wir uns in der Überzeugung gestärkt, dass die additive Fertigung auch in den nächsten Jahren und Jahrzehnten weiter an Bedeutung als Innovationstreiber gewinnen wird – nicht nur bei der Optimierung bestehender konventioneller Bauteile, sondern auch bei der Entwicklung vollkommen neuer Produkte und Möglichkeiten", erklärt Küchelmann.

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