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10 Vorhersagen über die Zukunft des 3D Drucks [Sachverständigen Roundup]

Das Jahr 2019 ist schon jetzt ohne Zweifel für die 3 D Druckindustrie ein Aufregendes gewesen. Die industrie bewegt sich weiter in Richtung Industrialisierung und die Technologie wird zunehmend ein Teil des umfassenderen Ökosystems des Gewerbes.
 
Aber in einer sich so schnell entwickelnden Branche kann es jedoch auch schwierig sein mit den wichtigsten Trends Schritt zu halten, die die Zukunft des 3D-Drucks vorantreiben.
 
Um besser zu verstehen, wohin der 3D-Druck führen wird, haben wir in den letzten 12 Monaten über 30 unserer Experteninterviews durchgesehen und wichtige Einblicke in die Zukunft dieser aufregenden Technologie gewonnen.
 

1. Der 3D Druck wird zur Standardtechnologie für die Serienproduktion

Ein 3D-gedruckter Statorring und Laufrad [Bildnachweis: VELO3D]
Ein 3D-gedruckter Statorring und Laufrad [Bildnachweis: VELO3D]

 

“Der additiven Fertigung stehen aufregenden Zeiten bevor, da sie sich allmählich zum Mainstream entwickelt.”

Andy Kalambi, CEO von Rize
 
Der 3D-Druck wird schon lange nicht mehr nur als Prototyping-Lösung angesehen.
 
Unternehmen finden jeden Tag neue Wege um die Technologie in ihre Produktion einzubeziehen. Die Anwendungen reichen von Werkzeugen über Ersatzteile bis hin zu Endverbraucherkomponenten.
 
Von der Automobilindustrie bis hin zu Konsumgütern werden Unternehmen aus allen Branchen die Vorteile des 3D-Drucks für die Produktion bewusst. Laut dem Sculpteo-Bericht über den Stand des 3D-Drucks von 2019 setzen bereits 51% der Unternehmen den 3D-Druck aktiv für die Produktion ein.
 
Es gibt natürlich auch gut publizierte Fälle. Zum Beispiel produzieren große Automobilunternehmen wie Ford, Volkswagen und BMW bereits 3D-gedruckte Teile für ihre Fahrzeuge. Ende letzten Jahres gab BMW bekannt, dass es sein ein millionstes 3D-gedrucktes Teil in seinen BMW i8 Roadster eingebaut hat.
 
Während in diesen Fällen das Gesamtvolumen der zu druckenden Teile im Vergleich zum Massenproduktionsvolumen noch gering ist, werden sowohl die Anzahl als auch das Teilespektrum, die im 3D-Druck hergestellt werden, voraussichtlich weiterhin zunehmen.
 
Der nächste Schritt sowohl für die Technologie als auch für die Industrie besteht darin, diesen Anstieg beizubehalten und darauf hinzuarbeiten, dass mehr Anwendungen in größerem Maßstab möglich werden.
 

„Wir haben einen Wendepunkt erreicht und die Anzahl der Teile, die tatsächlich in Produktion gehen, nimmt immer weiter zu. In den nächsten fünf Jahren werden Sie erleben wie viele Auftragshersteller sich erheblich vergrößert werden und es hunderte von Systemen gibt auf die man zurückgreifen kann um Teile für langfristige Produktionsaufträge zu produzieren.“

Zachary Murphree, Vize der Technology Partnerships bei VELO3D
 
Neue Technologien sind dabei eines der Schlüsselelemente um solche Produktionsvolumen zu ermöglichen. In den letzten Jahren wurden immer neue Technologien auf den Markt gebracht und einige wurden bereits für die kommenden Jahre angekündigt.
 
Beispielsweise besteht auf der Seite des Metall-3D-Drucks ein großes Potenzial für neue Metallbindemittel-Strahltechnologien, um einen größeren Anteil des traditionellen Metallherstellungsmarktes zu erreichen. Unternehmen wie Desktop Metal, 3DEO, ExOne, HP und GE arbeiten alle an Metallbindemittel-Düsenlösungen der nächsten Generation, um diesen Markt zu erreichen.
 
Mit geringeren Hardware- und Materialkosten als bei anderen Metall-3D-Drucktechnologien haben diese Metallbindemittel-Spritzmaschinen das Potenzial eine Teilefertigung mit höheren Stückzahlen zu einem kostengünstigeren Preis anzubieten.
 
Natürlich kann der 3D-Druck nicht die maschinelle Bearbeitung, das Gießen oder das Spritzgießen ersetzen. Aber das eigentliche Ziel der Technologie ist es ja auch eine tragfähige Produktionsmethode zu entwickeln, die mit anderen Technologien mithalten kann.
 
Je mehr Anstrengungen unternommen werden um eine höhere Wiederholbarkeit und Geschwindigkeit beim industriellen 3D-Druck zu gewährleisten, desto näher rückt das Ziel heran.
 

2. . Konstruktionssoftware für Additive wird immer integrierter und benutzerfreundlicher werden

Autodesk Fusion 360 Verbindungen [Bildnachweis: Autodesk]
Autodesk Fusion 360 Verbindungen [Bildnachweis: Autodesk]

 

„Ein wichtiger Trend ist die Entwicklung von Design-Software-Tools für AM. Der nächste Schritt ist die vollständige und nahtlose Integration in gängige CAD-Softwareprodukte.“

Terry Wohlers, Gründer und Präsident von Wohlers Associates.
 
Das Entwerfen für die additive Fertigung ist eine andere Herausforderung als für den herkömmlichen Prozess, nicht zuletzt weil es für die Ingenieure die für das Entwerfen für die traditionelle Fertigung geschult wurden nicht unbedingt von Interesse ist.
 
Eine weitere Komplikation ist die CAD-Software (Computer Aided Design), die zum größten Teil bis vor kurzem nicht für die Designanforderungen des 3D-Drucks optimiert wurde.
 

„Im Bezug auf die Erstellung von komplexen Geometrien kann die Additive Fertigung einige unglaubliche Dinge bewirken. Wenn Sie jedoch erwarten dass sich eine Person oder sogar ein Team von Personen hinsetzt, um diese Art von Geometrie mit herkömmlichen Werkzeugen zu erstellen dann entsteht ein echter Engpass.

Ian Campbell, Professor an der Universität Loughborough
 
Beispielsweise kann es schwierig sein, mit herkömmlicher CAD-Software Komponenten aus abgestuften Materialien zu entwerfen, Gitterstrukturen zu erstellen oder Porosität zu modellieren.
 
Das Kombinieren mehrerer Softwarepakete kann diese Einschränkung bis zu einem gewissen Grad mildern. Das Umschalten zwischen verschiedenen Softwarelösungen ist jedoch ein äußerst ineffizienter Prozess. In einer idealen Welt würden Ingenieure und Designer in einer einzigen Designumgebung arbeiten, ohne Daten von einem Softwareprodukt auf ein anderes verschieben zu müssen.
 
Glücklicherweise haben Softwareunternehmen bereits damit begonnen integrierte Konstruktionslösungen für die additive Fertigung zu entwickeln.
 
Unternehmen wie Autodesk, Dassault Systèmes und PTC suchen nach Wegen um Ingenieuren die Optimierung ihrer Konstruktionen für die additive Fertigung so einfach wie möglich zu machen.
 
Nehmen Sie als Beispiel das Netfabb von Autodesk. Netfabb wurde für den 3D-Druck von STL-Dateien entwickelt und kann Dateien analysieren und reparieren, Stützstrukturen und -gitter generieren und eine Simulation für die Konstruktion eines 3D-gedruckten Metallteils ausführen und das alles in einem Paket.
 
In ähnlicher Weise bietet PTC seine Creo 6.0-Software an um Design und Druckvorbereitung in einer Umgebung zu ermöglichen. Ende 2018 erwarb PTC das generative Design-Software-Unternehmen Frustum. Das Unternehmen arbeitet nun daran, seiner CAD-Plattform generative Designtechnologien hinzuzufügen, die bereits häufig mit dem 3D-Druck kombiniert werden.
 
Letztendlich wird die Entwicklung integrierter 3D-Drucksoftwarelösungen ein entscheidender Teil des Puzzles sein um die Technologie in den Mainstream zu integrieren.
 

„Wir werden immer mehr Softwaretools sehen mit denen Ingenieure Teile für einen bestimmten Prozess besser entwerfen können. Softwaregesteuerte Build-Setups wie Ausrichtung und Vorverformung werden dazu beitragen…. Diese Entwicklungen werden auch dazu beitragen die Anzahl der erforderlichen Iterationen zu reduzieren, insbesondere wenn das Ziel das Drucken für die Produktion ist.“

Greg Paulsen, Direktor von Application Engineering bei Xometry
 

3. Der Schwerpunkt auf Bildung wird mehr 3D-Druckanwendungen und deren Einsatz ermöglichen

Bildnachweis: Die Barnes Group Advisers
Bildnachweis: Die Barnes Group Advisers

 

„In Bezug auf Kompetenzen bei Innovationen dreht sich meiner Meinung nach alles um Menschen und Technologien. Es macht keinen Sinn auf fortschrittliche Technologien zu drängen ohne dass die von den Menschen übernommen werden.“

Revannth Murugesan, Leitender Direktor bei Carbon Performance
 
Es wurde viel über den Bedarf an mehr Bildung in der 3D-Druckindustrie gesprochen. Unsere kürzlich durchgeführte Umfrage zum Stand der Branche ergab, dass der Mangel an Bildung die größte Herausforderung für die Servicebüros darstellt.
 
Während die Einführung des 3D-Drucks für das Prototyping relativ einfach ist kann die Einrichtung des 3D-Drucks für die Produktion eine Herausforderung darstellen. Somit sind nicht nur Investitionen in Hardware erforderlich sondern die Unternehmen müssen auch Zeit und Geld investieren um das erforderliche Fachwissen zu entwickeln.
 
Mangelndes Fachwissen kann zu einer Reihe von Eintrittsbarrieren führen. Insbesondere werden Unternehmen ohne entsprechende Kenntnisse über die additive Fertigung wahrscheinlich Schwierigkeiten haben einen Business Case oder Use Case für den 3D-Druck zu entwickeln.
 

„Dieses Belegschaftselement ist im Moment wirklich kritisch. Es gibt nicht genug Ingenieure, Manager und Führungskräfte, die die Technologie wirklich gut genug verstehen um damit zu arbeiten und eine Strategie zu entwickeln, um das aus der Technologie herauszuholen was sie brauchen.“

John Barnes, Gründer der Barnes Group Advisers
 

“Die Industrie erkennt, was additive Fertigung nicht kann und übersieht dabei die weiteren Fähigkeiten und Anwendungsmöglichkeiten.”

Harold Sears, Technischer Leiter der Additiven Fertigungstechnologien bei Ford
 
Das Bewusstsein für die Möglichkeiten des 3D-Drucks wächst jedoch allmählich an. Es wird viel Mühe darauf verwendet, den Markt über den Einstieg in den 3D-Druck zu informieren und den größtmöglichen Nutzen daraus zu ziehen.
 
Gleichzeitig starten Unternehmen Online- und Kurse vor Ort, organisieren Anwendermessen und Workshops und erstellen Bildungsinhalte um das Thema 3D-Druck weiterhin bekannt zu machen.
 
Das Beratungsunternehmen Barnes Group Advisers startete beispielsweise Anfang dieses Jahres in Verbindung mit der Purdue University einen Online-Kurs um Ingenieuren die Möglichkeit zu geben relevante Kenntnisse in der additiven Fertigung zu erlangen.
 
Nur wenn Unternehmen die Möglichkeiten und Grenzen des 3D-Drucks erkennen, können sie dieses Wissen nutzen, um erfolgreiche Anwendungen für die Technologie zu entwickeln.
 
Nehmen Sie Boyce Technologies zum Beispiel: Das Ingenieurbüro kaufte einen großen 3D-Drucker, um Prototypen für Kommunikationssysteme wie Informationskioske und Notrufsysteme zu erstellen.
 
Das Unternehmen war jedoch auch dazu bereit mit dem 3D-Druck zu experimentieren um seine wahren Fähigkeiten zu verstehen.
 
Boyce lernte die Grundlagen der Technologie kennen und entdeckte dass derselbe 3D-Drucker, der für das Prototyping verwendet wurde, auch zur Herstellung bestimmter Endanwendungs-Polymerteile verwendet werden kann. Seitdem ist die Technologie zu einem wichtigen Bestandteil des Geschäfts von Boyce geworden und wird zu 90% der Zeit für Produktionsanwendungen verwendet.
 
Mit zunehmendem Verständnis von AM werden die Benutzer letztendlich in der Lage sein mehr industrielle Anwendungen für die Technologie zu identifizieren, wodurch der Anwendungsbereich des 3D-Drucks neue Horizonte eröffnet.
 

4. Die Zahnmedizin wird den 3D-Druck als dominante Produktionstechnologie übernehmen

[Bildnachweis: SmarTech Analysis]
[Bildnachweis: SmarTech Analysis]

 

“In der Zahnheilkunde könnte man, jedenfalls theoretisch mehr als 80% der Produktionsmittel auf eine additive Technologie umzustellen.”

Scott Dunham, Vize Präsident der Forschungsabteilung von SmarTech Analysis
 
Der 3D-Druck spielt in der Zahnmedizin bereits eine große Rolle und stellt Kronen, chirurgische Führungen und die Mehrzahl der Zahnspangen-Formen her. Die Technologie hat jedoch auch das Potenzial die dominierende Technologie in diesem Sektor zu werden.
 
Aus einem Bericht von SmarTech Analysis geht hervor, dass der Umsatz mit 3D-Druckern in der Zahnmedizin bis 2025 den Umsatz der Bearbeitungshardware übersteigen wird und die Technologie bis 2027 die weltweit führende Produktionsmethode für zahnmedizinische Restaurationen und Geräte sein wird.
 
Dieser Paradigmenwechsel wird durch die Entwicklung von harzbasierten 3D-Drucktechnologien wie SLA, DLP und Material-Jetting vorangetrieben. Mit 3D-Druckern auf Harzbasis können kundenspezifische Dentalgeräte mit hervorragender Oberflächenqualität und feinen Merkmaldetails mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden. Die Dentalindustrie kann von diesen Möglichkeiten profitieren, da Zahnärzte ihre Dienstleistungen schneller und billiger erbringen können. 
 

„Wir sehen, dass der 3D-Druck zu einem der wichtigsten Werkzeuge in den Bereichen wie Zahnpflege und Zahnrestauration geworden ist. Der dortige digitale Faden wurde weitgehend vom intraoralen Scannen über die Arbeitsabläufe bis hin zur Planung entwickelt, und dass nicht nur im Labor, sondern auch in der Zahnklinik. Dort können Sie also einen Markt sehen, der für die Massenadoption bereit ist. “

Avi Reichental, Gründer von XponentialWorks
 
Darüber hinaus werden 3D-Harzdrucker für Dentallabore mit einem Durchschnittspreis von rund 5.000 USD immer erschwinglicher. Diese Drucker sind auch für die Verwendung mit zertifizierten Dentaldruckharzen optimiert, deren Anzahl in den letzten Jahren erheblich zugenommen hat.
 
EnvisionTec, einer der größten Hersteller von Harz-3D-Druckern, bietet 13 verschiedene Harzmaterialien an, die besond ers für Dentalanwendungen optimiert sind.
 
Formlabs, ein weiterer wichtiger Akteur auf dem Markt für den 3D-Druck von Kunstharzen, bietet 5 Kunstharze an, von denen  einige direkt zur Herstellung von Zahnersatz verwendet werden können. Das Unternehmen soll seinen Marktanteil im Dental-3D-Druck in den letzten zwei Jahren mehr als verzwanzigfacht haben.
 
Die ad ditive Fertigung hat eine bedeutende Anzahl von Branchen und Industrien durchdrungen. Der Dentalmarkt erscheint jedoch der Hauptmar kt zu sein auf dem die digitale Fertigung in Form von 3D-Druck in vollem Umfang genutzt werden kann.
 

5. Der 3D-Druck wird intelligenter werden

Bearbeitungsüberwachung [Bildnachweis: Aconity3D]
Bearbeitungsüberwachung [Bildnachweis: Aconity3D]

 

„Ein Teil des maschinellen Lernprozesses besteht darin ein hohes Maß an Wiederholbarkeit einzuführen und es dem Benutzer zu ermöglichen leichter vorherzusagen wie die Leistung funktionieren wird.“

Joshua Martin, CEO von Fortify
 
Den 3D-Druck effizienter und produktiver zu gestalten ist und bleibt eine ständige Aufgabe der Branche. Ein Trend der dies ermöglicht, ist die Entwicklung intelligenter Systeme, die durch Sensoren und maschinelles Lernen angetrieben werden.
 
Hersteller von 3D-Druckern rüsten ihre Systeme bereits mit Sensoren aus um die Überwachung in den Prozessen zu ermöglichen. In einem 3D-Drucker installierte Sensoren und Kameras können verwendet werden um mehrere Aspekte eines Builds in Echtzeit zu messen und so den Build-Prozess zu dokumentieren und sicherzustellen dass die Anforderungen erfüllt werden.
 
Beispielsweise können Kameras beim 3D-Druck von Pulvermetall die Größe und Temperatur des Schmelzbades erfassen, was sich direkt auf die Mikrostruktur, die Materialeigenschaften, die Oberflächenbeschaffenheit und die Gesamtleistung der Teile auswirkt.
 
Die Integration von Algorithmen für maschinelles Lernen in solche Sensoren kann dazu beitragen den 3D-Druck zu einem viel intelligenteren Prozess zu machen. Sensoren können wertvolle Daten sammeln, die dann einem maschinellen Lernsystem zugeführt werden können.
 
Das System analysiert die Daten und gibt dann Rückmeldung wie der Prozess verbessert werden kann. Es kann verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit von Defekten oder Buildfehlern vorherzusagen, sodass Ingenieure in den Prozess eingreifen und diese Defekte frühzeitig verhindern können.
 
Derzeit befindet sich dieses Konzept jedoch noch im Anfangsstadium und es sind nur wenige Lösungen auf dem Markt verfügbar. VELO3D, ein in den USA ansässiger Hersteller von 3D-Metalldruckern, hat ein System entwickelt das mit Sensoren ausgestattet ist die über den Status des Builds berichten können. Ebenso bietet der 3D-Druckerhersteller EOS die EOSTATE Monitoring Suite an, mit der qualitätsrelevante Daten in Echtzeit erfasst werden können.
 
Das MIT-Startup Inkbit kombinierte seinen Multimaterialien 3D-Tintenstrahldrucker mit integrierten Scannern und einem maschinellen Lernsystem. Das Überwachungssystem scannt jede Schicht des Objekts, während das maschinelle Lernsystem diese Informationen verwendet um das Verwindungsverhalten von Materialien vorherzusagen und Fehler automatisch in Echtzeit zu korrigieren.
 

“Ich denke, das ist der Heilige Gral für AM, denn mit der In-Process-Kontrolle können Sie sofort auf Mängel in Ihrem Prozess reagieren.”

Yves Hagedorn, Leitender Direktor bei Aconity3D
 
Wir gehen davon aus, dass in Zukunft alle 3D-Drucker mit intelligenten Technologien wie Sensoren und maschinellem Lernen ausgestattet werden. Zusammen mit dem 3D-Druck erhöhen diese Technologien die Reproduzierbarkeit der Prozesse erheblich, besonders da das Risiko von Build-Fehlern verringert wird.
 
Ein intelligenterer Prozess führt letztendlich zu einer einfacheren Qualitätssicherung und öffnet die Tür für eine höhere Produktivität beim 3D-Druck in der Produktion.
 

6. Der Markt für 3D-Druckservicebüros wird weiter wachsen

[Bildnachweis: Parts on Demand]
[Bildnachweis: Parts on Demand]

 
Servicebüros sind ein wichtiges Segment der additiven Fertigungsindustrie und tragen zur Weiterentwicklung der Technologie bei. Für die Zukunft ist das Segment der Servicebüros auf weiteres Wachstum ausgerichtet.
 
Diese Prognose wird von einer Reihe von Experten gestützt, die für unseren Umfragebericht zum Stand der 3D-Druckindustrie befragt wurden, und von weiteren Befragten die einen positiven Ausblick auf das kommende Jahr geben.
 
Das Wachstum wird hauptsächlich durch die zunehmende Spezialisierung auf bestimmte 3D-Drucktechnologien (z. B. Metall-AM) oder in Industrien (z. B. Medizin) vorangetrieben.
 

„Die Spezialisten, die in einem bestimmten Bereich von AM unübertroffenes Fachwissen aufbauen können, sollten eine Rendite aus dieser Investition in ihr Fachwissen ziehen. Auf der anderen Seite sollten die Unternehmen die eine Reihe von Drucktechnologien für die Herstellung von Teilen für Kunden sowie die Unterstützung von Nachbearbeitungs- und Designdienstleistungen für jedes Produkt anbieten, irgendwann auch an die Spitze aufsteigen. “

Scott Dunham, Vize Präsident der Forschungsabteilung bei SmarTech Analysis
 
Servicebüros bieten anderen Branchenakteuren zahlreiche Möglichkeiten zur Expansion.

„In den nächsten Jahren wird es viele Fusionen und Übernahmen geben. Für einige der größeren Hersteller von 3D-Druckmaterialien wird es eine logische Folge sein ein Servicebüro in ihrem Unternehmen zu haben. Für die anderen Hersteller gibt es eine echte Chance, Geschäfte abzuschließen oder Servicebüros aufzukaufen um für ihre speziellen Materialien zu werben. “

Jonathan Warbrick, Manager für Geschäftsentwicklung bei Graphite Additive Manufacturing
 
Wir haben diese Prognose bereits durch die jüngste Entwicklung von Sandvik, einem Hersteller von Metallpulvern für AM, gesehen, der eine Beteiligung am 3D-Druckdienstleister Beam-IT erworben hat.
 
Auf der anderen Seite werden Fertigungsmärkte wie 3D Hubs und Xometry die Unternehmen bei Bedarf Zugang zu einem globalen Netzwerk von Lieferanten (sowohl für AM- als auch für traditionelle Fertigungsdienstleistungen) bieten, ebenfalls ein schnelles Wachstum verzeichnen.
 
Die Fertigung kann nur schwer auf schnelle Veränderungen in der Kundennachfrage, der Technologie und der Märkte reagieren. Online-3D-Druckplattformen, die ein Manufacturing-As-A-Service-Geschäftsmodell (MaaS) haben, sind jedoch in der Lage, Flexibilität und schnellere Abwicklungszeiten anzubieten und so eine scheinbar lukrative Marktlücke zu schließen.
 

„[MaaS ist] eine Win-Win-Situation, da die Geschäfte ihre Arbeit aufnehmen können, ohne dafür Marketing betreiben zu müssen. Im Gegenzug bekommt der Kunde Erfüllung und Qualitätsteile. Und schließlich hat der Kunde einen zentralen Ort, an dem er seine Teile über viele Fertigungstechnologien hinweg bestellen kann.“

Greg Paulsen, Direktor der Anwendungstechnologie Xometry
 

7. Der 3D-Metalldruck wird weiter reifen

[Bildnachweis: Digital Metal]
[Bildnachweis: Digital Metal]

 

„Beim 3D-Metalldruck haben wir bisher nur die Oberfläche angekratzt.”

Scott Dunham, Vize Präsident der Forschungsabteilung bei SmarTech Analysis
 
Der 3D-Metalldruck bleibt eines der am schnellsten wachsenden Segmente im 3D-Druck. Die zahlreichen von uns befragten Experten sind sich jedoch einig, dass sich der Metall-3D-Druckmarkt in den letzten zehn Jahren zwar erheblich entwickelt hat, sein wahres Potenzial jedoch noch nicht voll ausgeschöpft ist.
 

„Vergleicht man die Größe der AM-Industrie mit der Größe der traditionellen Fertigungsindustrie dann haben wir noch viel Spielraum für Wachstum.“

Zachary Murphree, Vize der Technologie Partnerschaften bei VELO3D
 
Laut Scott Dunham von SmarTech werden die Materialien der Schlüssel zur Reifung des 3D-Metalldrucks sein:
 
“Mit zunehmender Reife der Branche wird der Schwerpunkt natürlich stärker auf den Materialien liegen, da die Auslastungsraten der 3D-Drucker im Idealfall bereits angestiegen sind um eine größere Stückzahl und einen regelmäßigeren Serieneinsatz zu ermöglichen.”
 
EOS, ein wichtiger Akteur in der Welt des 3D-Drucks mit Pulverbettfusion konzentriert sich stark auf die Entwicklung weiterer Materialien für Metall-AM. Im Mai 2019 brachte das Unternehmen vier neue Metallwerkstoffe auf den Markt, darunter Edelstahl CX, Aluminium AlF357 und zwei Titanqualitäten.
 
Eine weitere wichtige Voraussetzung für die Einführung des 3D-Metalldrucks in die Produktion ist die Qualitätssicherung.
 

“Qualitätskontrolle, d. H. das Verstehen der Qualitätsanforderungen und die Möglichkeit, ein Teil zu val idieren, werden in Zukunft wirklich einen Unterschied machen.”

Doug Hedges, Präsident von Sintavia
 
Wenn ein schneller Prozess zuverlässiger wird und eine breitere Materialauswahl besteht, “wird sich die Akzeptanz in allen Branchen stetig verbessern, nicht nur bei den ersten Anwendern wie die Luft- und Raumfahrt und die Medizin”, glaubt Dave Conover, ANSYS ‘Cheftechnologe für additive Fertigung.
 
Tatsächlich beginnen Hersteller in den Bereichen Automobil, Industriegüter und Energie, dem Metall-3D-Druck als Lösung zu vertrauen. BMW hat vor kurzem die 3D-Druckproduktion von Metalldachhaltern gestartet, während Unternehmen wie GE und Conflux Technology bereits Wärmeaustauscher der nächsten Generation mit dieser Technologie entwickeln.
 
Zweifellos gibt es beim Metall-3D-Druck noch viele Möglichkeiten die es zu erkunden gilt. Um diese zu erfassen muss die Branche bei der Entwicklung von Standards und Best Practices enger zusammenarbeiten um wiederholbare Prozesse und qualitativ hochwertige Ergebnisse sicherzustellen.
 

8. Der Composite-3D-Druck bietet eine enorme Marktchancen

Composite 3D-gedruckte Teile [Bildnachweis: Markforged]
Composite 3D-gedruckte Teile [Bildnachweis: Markforged]

 

„Der Composite Druck ist vielleicht das neueste Segment im 3D-Druck. Damit sind Herausforderungen verbunden, aber er wirft auch viele Möglichkeiten auf.“

Joshua Martin, CEO bei Fortify
 
Der Composite-Markt ist eine der wichtigsten neuen Möglichkeiten für den 3D-Druck. Verbundwerkstoffe sind leichte, starke Werkstoffe, die in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Öl und Gas sowie Industriegütern sehr gefragt sind.
 
Ein Bericht von SmarTech Analysis schätzt, dass der Composite-3D-Druck innerhalb des nächsten Jahrzehnts ein Umsatzvolumen von fast 10 Mrd. USD erreichen wird. Innerhalb dieses Zeitraums dürften Teile für den Endverbrauch die größte Umsatzmöglichkeit darstellen.
 
Die Möglichkeit, die Kosten für die traditionelle Herstellung von Verbundwerkstoffen zu rationalisieren und zu senken wird dabei der Schlüsselfaktor für dieses Wachstum sein.
 

„Die Herstellung von Verbundwerkstoffen ist derzeit sehr arbeits-, ressourcen- und kapitalintensiv, was bedeutet, dass sie sich nicht wirklich auf große Mengen skalieren lässt. Darüber hinaus gibt es aufgrund unzureichender Software und ineffizienter Simulation immer noch lange Entwicklungszyklen.“

Wiener Mondesir, Mitbegründer und leitender Technologe bei Arevo
 
Die Zahl der Unternehmen die die Herstellung von Verbundwerkstoffen mithilfe des 3D-Drucks automatisieren möchten steigt rasant an. Derzeit ist Markforged der wohl größte Anbieter auf dem Markt aber auch andere Unternehmen wie Arevo, Fortify, Impossible Objects und Thermwood verzeichnen ein bemerkenswertes Wachstum.
 
So schloss Fortify kürzlich eine Finanzierungsrunde im Wert von 10 Millionen US-Dollar für die Serie A ab, während das Technologieunternehmen Arevo die erfolgreiche Anwendung seiner Composite-3D-Drucktechnologie zur Herstellung von Fahrradrahmen bekannt gab. Die großtechnische additive Fertigungstechnologie von Thermwood gewinnt auch bei der Herstellung von Verbundwerkzeugen für Luft- und Raumfahrtanwendungen an Bedeutung.
 
Das Potenzial für das Composite-3D-Drucksegment ist eindeutig enorm. Um sich jedoch weiterzuentwickeln müssen Unternehmen daran arbeiten ihre Technologien weiter zu verbessern und den Anwendungsbereich für den 3D-Verbunddruck zu erweitern.
 

9. Automatisierung wird zu einem zentralen Thema der Branche werden

Durch die Integration der AM-Automatisierungssoftware werden optimierte und effiziente Arbeitsabläufe ermöglicht [Bildnachweis: AMFG]
Durch die Integration der AM-Automatisierungssoftware werden optimierte und effiziente Arbeitsabläufe ermöglicht [Bildnachweis: AMFG]

 
Die Automatisierung wird der nächste Schritt in der Entwicklung der additiven Fertigung sein. Die Automatisierung wird durch eine Kombination von Hardware und Software sowie Robotik, Sensoren und Netzwerken erreicht und für schlankere Prozesse als Teil eines durchgängigen digitalen Produktionszyklus sorgen.
 
Auf der Hardwareseite führen Unternehmen neue, integrierte Produktionseinheiten ein, die Robotik und Smart-Factory-Konzepte zur Automatisierung verschiedener Schritte des Fertigungsworkflows umfassen.
 
Zum Beispiel hat Digital Metal, ein Hersteller von Binder-Jetting-Metall-3D-Druckern, seine Systeme mit Robotern gepaart die manuelle Arbeiten wie das Entfernen von Build-Boxen und deren Auslieferung an eine Nachbearbeitungseinheit erledigen. Jabil verwendet ebenfalls Roboter zur Automatisierung der Teilehandhabung in sekundären AM-Prozessen und setzt des weiteren Computer Vision zur Automatisierung von Inspektionsprozessen ein.
 
Auf der Softwareseite gewinnt die Workflow-Automatisierung zunehmend an Bedeutung, da die Unternehmen erkennen dass eine Serienproduktion mit 3D-Druck ohne ein durchgängiges Managementsystem praktisch unmöglich ist.
 
Darüber hinaus wird die AM-Nachbearbeitungsstufe, bei der es sich in der Regel um einen manuellen Prozess handelt ebenfalls zunehmend digitalisiert.
 

„Nachbearbeitungsautomatisierung wird eines der wichtigsten Dinge sein, auf die Sie ihr Augenmerk richten sollten. Dies liegt daran dass der eigentliche Fortschritt in der Automatisierung der Nachbearbeitung liegen wird.“

Neil van Es, Gründer von Parts on Demand
 
Einige Unternehmen, wie Additive Manufacturing Technologies und Post Process Technologies, überwinden diesen Engpass jetzt, indem sie Nachbearbeitungslösungen anbieten, die das Entfernen von Trägern und die Oberflächenveredelung beschleunigen. Das alles geschieht durch automatisierte Nachbearbeitungsmaschinen.
 
Durch die Automatisierung einer 3D-Druckgleichung können Hersteller den 3D-Druck letztendlich in einen kontinuierlichen Prozess verwandeln, der in der Massenproduktion viel besser funktionieren wird.
 

10. Die additive Fertigungslandschaft wird wettbewerbsfähiger werden

“Wir werden in den nächsten Jahren ein viel stärkeres Wettbewerbschaos erleben, die Konsequenz aus einem überfüllten Feld.”

Scott Dunham, Vize Präsident des Forschungslabors bei SmarTech Analysis
 
Mit dem Eintritt neuer Akteure in die Branche nimmt der Wettbewerb auf dem AM-Markt zu. Eine wachsende Anzahl von Start-ups sowie etablierte Unternehmen außerhalb von AM treten der 3D-Druckbranche bei um von dem Wachstum der Branche zu profitieren.
 
In der Additive Manufacturing Industry Landscape 2019 von AMFG wurden mehr als 80 Hersteller von 3D-Druckern identifiziert, von denen die meisten in den letzten fünf bis zehn Jahren erschienen sind.
 

[Bildnachweis: AMFG]
[Bildnachweis: AMFG]

 
Es gibt ein riesiges Potenzial für Neueinsteiger die etablierten Spieler zu überholen.
 
Wie Avi Reichental, Gründer des Beratungsunternehmens XponentialWorks, betont: „Etablierte Unternehmen haben einen ziemlich unfairen Nachteil gegenüber neuen Spielern, da sie mit vielen alt her gebrachten Problemen zu kämpfen haben. Da sie innerhalb bestimmter Technologien arbeiten, ist es wahrscheinlicher, dass sie lineare, schrittweise Verbesserungen implementieren und einführen müssen. Im Gegensatz dazu kann ein völlig neues Unternehmen ein ähnliches Problem lösen, ohne die alten technologischen und organisatorischen Probleme berücksichtigen zu müssen.“
 
Wenn sich der Wettbewerb verschärft müssen sich die Akteure der Branche neu konzentrieren und neu erfinden um überleben zu können. Wir haben bereits einige Schritte in diese Richtung gesehen. Beispielsweise hat Ultimaker kürzlich eine neue Marke eingeführt um seine Marktbehauptung als professionelles B2B-3D-Druckunternehmen zu stärken. 3D Hubs, einst ein Community-basierter 3D-Druck-Marktplatz, hat kürzlich seinen Schwerpunkt auf den B2B-Industriebereich verlagert.
 

„Wir leben in einer Zeit, in der man entweder innovativ tätig ist oder verdunstet. Mit anderen Worten: „Sie stören oder Sie werden gestört.“

Avi Reichental
 
Offensichtlich wird die Landschaft wettbewerbsfähiger als je zuvor. Der Wettbewerb kann jedoch ein positives Zeichen für das Wachstum der Branche sein. Wettbewerb kann dazu beitragen die Branche voranzutreiben, da Unternehmen gezwungen sind, sich auf Innovation und Entwicklung zu konzentrieren.
 
Zunehmender Wettbewerb bedeutet jedoch auch, dass es für Unternehmen gerade jetzt wichtig ist innovativ zu bleiben besonders wenn sie ihren Platz am Markt behaupten wollen.
 

Trends signalisieren eine glänzende Zukunft für AM

“Ich denke, die additive Fertigungsindustrie wird ihr Versprechen halten.”

Simon Fried, Mitbegründer von Nano Dimension.
 
Die oben diskutierten Trends spiegeln eine Schlüsselidee wider: Der 3D-Druck ist reifer geworden. Die Fortschritte bei Hardware, Software, Materialien und Anwendungen lassen darauf schließen dass der 3D-Druck irgendwann zu einer weiteren Fertigungstechnologie wird.
 
Natürlich wird die Akzeptanz des 3D-Drucks im Laufe der Zeit zunehmen, wobei einige Segmente wie die Zahnmedizin fast vollständig auf den 3D-Druck umsteigen werden. Das wachsende Bewusstsein für den 3D-Druck und seine Vorteile wird dieses Wachstum fördern.
 

“„Ich glaube wirklich, dass Sie die Auswirkungen der digitalen Fertigung zur Lösung für die Serienfertigung sehen werden.“

Philip DeSimone, Mitbegründer und Vize Präsident of Business Development bei Carbon.
 
In der Zwischenzeit wird die wettbewerbsorientierte 3D-Drucklandschaft fordern dass sich die Unternehmen durch die Nutzung ihres einzigartigen Fachwissens und die Entwicklung eines klaren Wertversprechens von ihren Wettbewerbern abheben.
 
Angesichts des jüngsten Fortschritts der Technologie und dieser Expertenvorhersagen ist der 3D-Druck eindeutig auf dem Weg in eine glänzende Zukunft innerhalb der digitalen, intelligenten Fertigung.