(5-rok) „Additive Manufacturing“ wird oft auch „3D-Druck“ genannt und bezeichnet technische Verfahren zur Herstellung von Produkten. Additive Manufacturing (AM) steht im Gegensatz zu traditionellen Verfahren („Subtractive Manufacturing“), bei denen das gewünschte Teil aus einem größeren Ausgangsteil herausgeschnitten, gefräst oder gearbeitet wird. Mit verschiedenen Verfahren (CNC-Fräse, Cutter, Drehbank, Bohrer, …) wird so lange Material abgetragen, bis das gewünschte Teil übrigbleibt (ganz ähnlich wie beim Erstellen einer Marmorskulptur aus einem großen Block Marmor).
AM-Verfahren gehen andersherum vor: Das gewünschte Teil wird Schicht für Schicht hergestellt. Mittels verschiedener Techniken wird nur dort Material aufgetragen, wo später das Teil sein soll. Mittlerweile gibt es ganz viele verschiedene AM-Verfahren. Jedes ist für bestimmte Anwendungsfälle und Materialien besonders geeignet. Heutzutage können somit bereits Metalle, Kunststoffe, Legierungen, Beton, oder sogar Lebensmittel gedruckt werden.
Die technische Entwicklung ist in den letzten 2-3 Jahrzehnten enorm vorangeschritten. Die Qualität der Produkte ist immer besser geworden und die Kosten für die Verfahren sind stark gesunken. Deshalb wächst die Zahl der Anwendungsfälle für AM stetig. Traditionell wurde AM hauptsächlich für die schnelle Herstellung von Prototypen genutzt. Mittlerweile wird AM in immer mehr Fällen bei der Herstellung „richtiger“ Produkte genutzt. Dies ist vor allem sinnvoll bei:
- Kleinen Stückzahlen,
- Individuellen Produkten (z. B. Prothesen oder Hörgeräte),
- Schlecht planbarer Nachfrage,
- Teurer, langer oder unzuverlässiger Supply Chains,
- Gewichtsreduzierungen bei Bauteilen durch neuartiges Design oder
- Neuartiges Design von Bauteilen aufgrund der Freiheiten von AM.
Die Vorteile von AM werden mittlerweile auch im Bereich der Ersatzteile interessant. Ersatzteile spielen eine wichtige Rolle in der Circular Economy-Strategie „Maintenance“. Wie wir in dem letzten Artikel gelernt haben, ist Maintenance eine der zentralen Strategien, um die Circular Economy umzusetzen. Damit man eine Reparatur durchführen kann, braucht man Ersatzteile. Die Herstellung von Ersatzteilen unterscheidet sich in ihren Anforderungen grundlegend von der Herstellung von Prototypen oder Produkten.
In der Forschung wird mittlerweile daran geforscht, wie man AM sinnvoll im Bereich der Ersatzteilproduktion einsetzen kann. Die Vision dabei ist, zukünftig Ersatzteile vollständig oder nebeneinander mit traditionellen Verfahren dezentral mit AM herzustellen. Das hat verschiedene Vorteile, jedoch gibt es auch einige Barrieren in der praktischen Umsetzung.
Vorteile
- Weniger und kleinere Ersatzteillager werden benötigt, weil man Ersatzteile „auf Abruf“ herstellen kann
- Lange Lieferketten werden vermieden und Ersatzteile sind schneller beim Kunden
- Ersatzteile können auch Jahre oder Jahrzehnte nach der Einstellung der Produktion hergestellt werden
- Ersatzteile können mit einer Losgröße von n=1 hergestellt werden und es sind keine Mindestbestellmengen notwendig
Nachteile
- Relativ teure Herstellungskosten ggü. traditionellen Verfahren
- Veränderte Materialeigenschaften ggü. traditionellen Verfahren
- Unklarheiten in Bezug auf IP-Rechte und Produktpiraterie
- Wenig vorhandenes Wissen bei Unternehmen und Mitarbeitern
Ob und wie stark sich AM im Bereich „Maintenance“ gegenüber traditionellen Herstellungsverfahren durchsetzen wird und in welchen Fällen dies besonders sinnvoll ist, erforsche ich an der KLU.
Weiterführende Links:
https://www.3dnatives.com/de/3d-anwendungen-nach-sektor/
https://formlabs.com/blog/additive-manufacturing-vs-subtractive-manufacturing/
https://www.iph-hannover.de/de/dienstleistungen/fertigungsverfahren/additive-fertigung/
https://www.the-klu.org/faculty-research/phd-candidates/robin-kabelitz/