5 Trends, die die Zukunft der additiven Fertigung prägen [2021]

23 April 2021

Im Jahr 2020 hat die AF-Branche sowohl eine schwierige Phase durchlaufen als auch einen neuen Fokus in der Produktion gewonnen. Die kontinuierliche Entwicklung von AF hat uns dazu gebracht, uns zu fragen, was das Jahr 2021 für die Branche bereithält.

Hier sind also unsere fünf wichtigsten Trends, die die zukünftigen Fortschritte von AF bestimmen werden.

1. Additive Software-Innovationen werden aufholen

Die Software galt lange Zeit als ein Engpass in der Entwicklung des 3D Drucks. Es klaffte eine Lücke zwischen den Fähigkeiten der Hardware und den Möglichkeiten der Software, die erst mit der zunehmenden Reife des 3D Drucks als Produktionsverfahren immer deutlicher wurde.

Die richtige Software verbindet jeden entscheidenden Schritt im AF-Workflow, von der Bestellung, dem Teiledesign, der Bauvorbereitung, der Produktionsplanung und Überwachung bis hin zur Lieferung. Doch bis vor kurzem waren die Softwarelösungen nicht auf die speziellen Aspekte des 3D Drucks optimiert.

Infolgedessen waren viele Prozesse ineffizient oder mussten manuell durchgeführt werden, weil die Unternehmen die Technologien nur unzureichend für AF ausgerüstet haben.

In den letzten Jahren hat die Branche daran gearbeitet, diese bestehende Lücke zu schließen, aber es gibt immer noch Raum für Verbesserungen.

Im Jahr 2021 wird sich der Fortschritt fortsetzen, wobei sich große und kleine Softwareunternehmen auf Softwarelösungen konzentrieren, die den Anforderungen der additiven Technologien gerecht werden. Diese Entwicklung wird die nächste Generation von Software-Tools befeuern, die AF in Richtung Industrialisierung vorantreiben wird.

2. Verstärkter Fokus auf Maschinen-Konnektivität

Einer der größten Trends, den wir für 2021 erwarten, ist die einfachere Integration und Verbindung von AM-Lösungen (sowohl in Software als auch Hardware) mit der Produktion.

Geschlossene oder proprietäre AM-Systeme haben lange den AM-Hardwaremarkt dominiert. Solche Systeme arbeiten in der Regel mit Materialien und Software, die vom Maschinen-OEMs bereitgestellt oder genehmigt wurden, und lassen sich nicht ohne Weiteres mit Lösungen von Drittanbietern integrieren.

Während der Ansatz geschlossener Systeme für die Gewährleistung der Prozesssicherheit großartig sein mag, wird er oft als Einschränkung der Zusammenarbeit und Konnektivität angesehen.

Wenn Unternehmen ihre AM-Aktivitäten ausweiten, benötigen sie die Möglichkeit, ihre Maschinen und Software nahtlos mit ihren Produktionsumgebungen zu verbinden. Die Verwendung von isolierten Lösungen für eine Technologie, die von der Konnektivität lebt, ist ein Weg ins Nichts für die additive Fertigung.

Wichtig ist, dass wir beobachten, dass Hardware-Hersteller ihren Fokus zunehmend auf Systeme verlagern, die der Integration mit der Fabrikhalle offen gegenüber stehen.

Dieser Trend ist im Jahr 2020 bereits stark ausgeprägt: So haben wir kürzlich die Zusammenarbeit mit HP bekannt gegeben, die es ermöglicht, HPs AM-Systeme mit unserer additiven MES-Software zu integrieren.

Ein weiteres Beispiel, das diesen Trend unterstützt, kommt vom Hauptakteur der 3D Druckindustrie, Stratasys. Im Dezember kündigte das Unternehmen die Erweiterung der Konnektivitätsmöglichkeiten für seine historisch geschlossenen Maschinen an.

Das bedeutet, dass es nun einfacher sein wird, die Systeme von Stratasys mit Software von Drittanbietern zu verbinden, was den Anwendern die Möglichkeit gibt, ihre additive Produktion mit Softwareanwendungen ihrer Wahl zu integrieren und zu verwalten.

Systemkonnektivität ist nicht länger eine Option, sondern eine Notwendigkeit für AM-Anlagen. Umso ermutigender ist es zu sehen, dass die Akteure der AM-Branche beginnen, diesen Bedarf zu erkennen und zu adressieren.

3. Die fortschreitende Konvergenz von AM und KI

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werden zu integralen Bestandteilen des AF-Wachstums. Fast alle Teile der AM-Wertschöpfungskette können von KI profitieren, von der Materialentwicklung, der Maschineneinrichtung, dem Teiledesign und der Workflowautomatisierung.

Deshalb erwarten wir, dass wir im Jahr 2021 eine stärkere Integration zwischen KI und der AM-Technologie sehen werden.

Im Bereich der Hardware wird KI mit AM-Systemen gepaart werden, um eine größere Prozesskontrolle und Wiederholbarkeit zu ermöglichen. Zum Beispiel entwickelt Inkbit jetzt ein auf KI basiertes Vision-System, das in ein Polymersystem integriert wird. Dieses System wird in der Lage sein, jede der 3D Druckschichten zu scannen und das Materialverhalten während des Druckvorgangs vorherzusagen.

Das generative Design, das bereits weithin als eine wichtige digitale Innovation im Bereich AM anerkannt ist, hat auch das Potenzial, stark von KI und maschinellem Lernen zu profitieren.

Bislang wurde die generative Auslegung meist zur Optimierung von Lastpfaden eingesetzt, bei denen Festigkeit und Steifigkeit dominieren. Sie kann auch in thermischen oder schwingungstechnischen Optimierungsszenarien eingesetzt werden.

KI und maschinelles Lernen werden das generative Design auf die nächste Stufe heben und die Tür für neue Designs öffnen, die vollständig an den AM-Prozess angepasst werden können.

Obwohl wir noch einige Jahre von voll entwickelten Fähigkeiten entfernt sind, Designs automatisch an den Prozess anzupassen, erwarten wir, dass in diesem Jahr wichtige Fortschritte gemacht werden, die uns diesem Ziel näher bringen.

Eine weitere große Chance für den Einsatz von KI in der AM-Industrie ist die Integration mit Fertigungssystemen. Bei AMFG zum Beispiel unterstützt künstliche Intelligenz unsere additive MES-Software, um manuelle Aufgaben wie die Datenerfassung zu automatisieren.

In Zukunft können maschinelle Analysefunktionen eingesetzt werden, um die gesammelten Daten zu analysieren und Vorschläge zu machen, wo Verbesserungen in der Produktion vorgenommen werden können. Letztendlich wird dies eine größere Transparenz darüber schaffen, wo die wichtigsten Engpässe liegen und wie der Prozess optimiert werden kann, um das Beste aus der AM herauszuholen.

Letztendlich legt der Bedarf an intelligenter, autonomer AM nahe, dass die KI Fähigkeiten innerhalb der AM-Hardware und Software nur weiter zunehmen werden.

4. AM wird die verteilte Fertigung vorantreiben

Da Unternehmen ihre Lieferketten zukunftssicher machen wollen, öffnen sich viele von ihnen für neue Modelle und Technologien, die es ihnen ermöglichen, Kosten zu senken oder flexibler zwischen den hergestellten Produkten zu wechseln.

Dieser Bedarf an größerer Flexibilität und Agilität wird zu einer verteilten, lokalisierten Fertigung führen, die von der additiven Fertigung angetrieben wird.

AM kann die Anzahl der Schritte, die zur Herstellung komplexer Metall- oder Polymerformen erforderlich sind, drastisch reduzieren, die Durchlaufzeiten beschleunigen und die Umstellung auf digitale Lagerbestände erleichtern. Diese Vorteile machen es besonders attraktiv für das Modell der verteilten Fertigung.

Wir glauben, dass 2021 das Jahr sein wird, in dem mehr Unternehmen beginnen, die verteilte Fertigung mit AM ernsthaft zu untersuchen. Dieser Trend wird durch eine aktuelle Umfrage von HP unterstützt, die besagt, dass 59 Prozent der Unternehmen derzeit Hybridmodelle evaluieren und 52 Prozent eine lokalisierte digitale Fertigung in Betracht ziehen.

Die nächste Wachstumswelle bezüglich der additiven MES

Die Einführung digitaler Fertigungstechnologien wie AM erfordert letztlich eine Softwaregrundlage, die das Wachstum und die Skalierbarkeit von AM im gesamten Unternehmen unterstützen kann.

Aus diesem Grund sehen wir ein zunehmendes Interesse an Manufacturing Execution Systems (MES) für die additive Fertigung. MES-Software wurde entwickelt, um den AM-Workflow leichter handhabbar zu machen, indem wichtige Prozesse wie Auftragsmanagement, Produktionsplanung und Überwachung automatisiert werden.

MES-Projekte haben nachweislich Vorteile und werden nun neben der Einführung von AM als bedeutende strategische Ebene angesehen.

Um diese Ebene zu erreichen, war jedoch eine jahrelange Evolution der additiven MES-Software erforderlich, die entwickelt werden musste, um die einzigartigen Anforderungen der AM zu erfüllen.

Obwohl die heutigen MES-Funktionen weitreichend sind, stehen noch viele neue spannende Entwicklungen am Horizont. Eine engere Konvergenz mit maschinellem Lernen, fortschrittlicher Konnektivität mit der Hardware, größere Interoperabilität – all das ist bereits heute in Arbeit und bereitet sich darauf vor, die nächste Wachstumswelle in der AM im Jahr 2021 und darüber hinaus aufzurollen

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