Trends in der additiven Fertigung

Die additive Fertigung – oft synonym mit 3D-Druck verwendet – entwickelt sich rasch zu einer produktionsreifen Technologie, die nahezu jede fortschrittliche Branche betrifft. Was als Prototyping-Tool begann, ist heute ein strategischer Wegbereiter in Bereichen von der Luft- und Raumfahrt bis zum Gesundheitswesen. So wie sich das Ökosystem aus Materialien, Maschinen und Software weiterentwickelt, so entwickeln sich auch die Möglichkeiten. Ein Verständnis der aktuellen und aufkommenden Trends in der additiven Fertigung ist für Unternehmen, die wettbewerbsfähig, agil und zukunftsfähig bleiben wollen, von entscheidender Bedeutung.

Vom Prototyping zur Produktion

Die grundlegendste Veränderung in der additiven Fertigung ist ihre wachsende Rolle jenseits des Prototypenbaus – insbesondere in der Kleinserien- und Einzelfertigung. Der 3D-Druck ist zwar noch nicht in großem Umfang kosteneffizient für die Großserienfertigung, aber er entwickelt sich zu einer praktikablen Methode für die Herstellung komplexer oder personalisierter Teile für den Endverbraucher, insbesondere dort, wo herkömmliche Methoden wie Spritzguss oder CNC weniger flexibel oder in kleinem Maßstab wirtschaftlich sind.

Technologien wie SLS (Selektives Lasersintern), MJF (Multi Jet Fusion) und DMLS (Direktes Metall-Lasersintern) unterstützen bereits die Produktion von Kleinserien in Sektoren wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizin und fortschrittlichen industriellen Anwendungen. Die Unternehmen bewegen sich in Richtung On-Demand-Fertigung und ersetzen Werkzeuge und physische Bestände durch digitale Teilebibliotheken. Dieser Wandel ist keine Theorie mehr – er findet bereits in ausgewählten Branchen statt, in denen Flexibilität und Komplexität der Teile entscheidend sind.

Anstieg der anwendungsspezifischen Materialien

Materialinnovationen sind eine weitere treibende Kraft hinter den Trends der additiven Fertigung. Wir beobachten eine wachsende Bedeutung von anwendungsspezifischen Materialien – Verbundwerkstoffe für Werkzeuge, Harze mit medizinischer Eignung, flammhemmende Polymere, ESD-sichere Nylons und sogar biokompatible oder recycelbare Pulver.

Bei dieser Entwicklung geht es nicht nur um Vielfalt – es geht um leistungsorientiertes Design. Je mehr Ingenieure sich bei der Erfüllung strenger mechanischer, thermischer oder chemischer Anforderungen auf 3D-gedruckte Teile verlassen können, desto mehr wird AM zu einer Standardfertigungsoption und nicht mehr nur ein Backup.

Integration in digitale Arbeitsabläufe

Da die additive Fertigung immer mehr in den Mittelpunkt des Betriebs rückt, wird sie auch immer stärker vernetzt. Unternehmen integrieren den 3D-Druck zunehmend in ihre breiteren digitalen Fertigungsabläufe, einschließlich PLM (Product Lifecycle Management), ERP (Enterprise Resource Planning) und MES (Manufacturing Execution Systems).

Diese Konnektivität ermöglicht intelligentere Produktionsabläufe – mit Rückverfolgbarkeit der Teile, automatischen Qualitätsprüfungen, Leistungsdaten in Echtzeit und cloudbasierter Steuerung der Druckerflotten. Die additive Fertigung ist nicht länger eine eigenständige Laboraktivität – sie wird Teil der industriellen Struktur.

KI-gestütztes Design und Optimierung

Generatives Design und simulationsgesteuerte Arbeitsabläufe verändern die Art und Weise, wie Produkte für die additive Fertigung entworfen werden. Diese Algorithmen legen den Schwerpunkt auf Gewichtsreduzierung, Materialeinsparung und Leistung – und das alles im Einklang mit der Freiheit, die die schichtweise Produktion bietet. Da diese Werkzeuge immer leichter zugänglich sind, erstellen Designingenieure zunehmend funktionsorientierte, druckoptimierte Komponenten, anstatt alte Designs anzupassen.

Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft

Da der Druck auf die Hersteller wächst, Abfälle und Emissionen zu reduzieren und nachhaltigere Lieferketten aufzubauen, spielt der 3D-Druck nicht nur bei der Reduzierung des Materialverbrauchs eine Rolle, sondern auch bei der Ermöglichung zirkulärer Fertigungsmodelle.

Pulverbasierte Systeme wie SLS und MJF ermöglichen bereits eine hohe Materialwiederverwendungsrate. Die laufende Forschung zu recycelten Rohstoffen und biologisch abbaubaren Harzen ist vielversprechend. In dem Maße, in dem Unternehmen den Kohlenstoffausstoß und die Materialherkunft genauer verfolgen, wird Nachhaltigkeit zu einem Wettbewerbsfaktor und nicht nur zu einer Frage der Einhaltung von Vorschriften.

Dezentralisierte und lokalisierte Produktion

Die COVID-19-Pandemie hat die Anfälligkeit der globalen Lieferketten deutlich gemacht. Eine der sich daraus ergebenden Veränderungen ist der Aufstieg der lokalisierten On-Demand-Produktion durch additive Fertigung. Ob Ersatzteile, die vor Ort gedruckt werden, Werkzeuge, die am Ort des Bedarfs hergestellt werden, oder kundenspezifische Geräte, die in der Nähe des Anwenders gefertigt werden – der Trend geht in Richtung Agilität und Unabhängigkeit von der traditionellen Logistik.

Additiv als Kernstrategie

Der letzte und vielleicht wichtigste Trend ist strategisch. Additive Fertigung ist nicht mehr nur ein Werkzeug für Forschung und Entwicklung. Sie wird zu einer Kernkompetenz für zukunftsorientierte Unternehmen. – eine Möglichkeit, die Produktentwicklung zu beschleunigen, Abfall zu reduzieren, Iterationsschleifen zu verkürzen und neue Geschäftsmodelle zu erschließen.

In vielen Fällen geht es nicht darum, die traditionelle Fertigung zu ersetzen, sondern sie auf eine Weise zu ergänzen, die vor einem Jahrzehnt noch unmöglich war. Das kann bedeuten, dass der 3D-Druck eingesetzt wird, um Prototypen schneller zu erstellen, um Vorrichtungen zu entwickeln, um maßgeschneiderte Produkte anzubieten oder um eine Kleinserienproduktion mit unübertroffener Designfreiheit zu entwickeln.

Fazit: Den Wandel annehmen

Diese Trends in der additiven Fertigung prägen eine Zukunft, in der das Design agiler, die Produktion flexibler und die Innovationszyklen dramatisch schneller sind. Unternehmen, die diese Veränderungen verstehen und annehmen, werden nicht nur auf die Zukunft reagieren – sie werden sie anführen.

Das Zeitalter der additiven Fertigung wird nicht kommen. Es ist bereits da – und die cleversten Unternehmen nutzen es zu ihrem Vorteil.

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