Industrieller 3D-Druck: Warum es heute nicht mehr nur um die Technologie geht
AdditiveTalk #07 mit Arthur Kopp und Johannes Lutz von 3D Industrie
Vor zehn Jahren musste die Industrie noch davon überzeugt werden, dass 3D-Druck überhaupt funktioniert. Heute stehen in vielen Unternehmen eigene 3D-Drucker, Konstrukteure fertigen Prototypen selbst und additive Fertigung ist längst kein unbekanntes Thema mehr. Eigentlich perfekte Voraussetzungen. Trotzdem schöpfen viele Unternehmen die Möglichkeiten des industriellen 3D-Drucks noch lange nicht aus. Warum ist das so?
Genau darüber spricht Arthur Kopp in dieser Folge von AdditiveTalk mit Johannes Lutz von 3D Industrie. Statt eine einzelne Technologie oder Anwendung in den Mittelpunkt zu stellen, geht es diesmal um den gesamten Markt: Wo steht die additive Fertigung heute? Warum bleiben Unternehmen nach den ersten erfolgreichen Anwendungen häufig stehen? Was verhindert den Schritt vom Prototyp zur Serie? Und wie wird aus einem 3D-Drucker ein Werkzeug, mit dem sich wirklich Zeit und Kosten sparen lassen?
Das Gespräch zeigt schnell: Die nächste Entwicklungsstufe des industriellen 3D-Drucks entscheidet sich nicht nur an neuen Maschinen oder Materialien. Sie entscheidet sich vor allem daran, wie Unternehmen über Anwendungen, Konstruktion und Fertigung nachdenken.
Vom 3D-Druck-Hype zur entscheidenden Frage: Was bringt die Technologie wirklich?
Johannes Lutz begleitet den industriellen 3D-Druck seit mehr als einem Jahrzehnt. Im Gespräch mit Arthur beschreibt er sehr anschaulich, wie stark sich die Ausgangslage verändert hat. Um 2014 ging es häufig noch darum, Unternehmen überhaupt zu erklären, was 3D-Druck ist und warum man sich mit der Technologie beschäftigen sollte. Danach kam die Phase, in der sich viele Betriebe erste Anlagen angeschafft und Erfahrungen gesammelt haben. Heute sieht die Situation anders aus.
In vielen Konstruktionsabteilungen stehen Desktop-3D-Drucker, Prototypen werden innerhalb weniger Stunden gefertigt und auch erste Vorrichtungen oder Montagehilfen gehören längst zum Alltag. Für Johannes liegt genau darin jedoch eine neue Herausforderung: Viele Unternehmen haben die erste Stufe erfolgreich erreicht – und bleiben dort stehen.
Sie kennen FDM, sie drucken selbst und sie haben bewiesen, dass additive Fertigung funktioniert. Trotzdem beschäftigen sie sich nicht damit, welche Möglichkeiten SLS, Multi Jet Fusion und andere Pulverbettverfahren eröffnen oder welche Bauteile bereits als funktionale Serienkomponenten additiv hergestellt werden könnten. Damit hat sich die zentrale Frage verändert.
Früher lautete sie: „Kennst du 3D-Druck?“
Dann: „Warum nutzt du 3D-Druck noch nicht?“
Heute lautet sie vielmehr: „Du nutzt 3D-Druck bereits – aber erreichst du damit eigentlich die Ergebnisse, die möglich wären?“
Genau an diesem Punkt setzt die Folge an. Denn der nächste Schritt führt vom einfachen Prototyp über Betriebsmittel und Vorrichtungen bis hin zur additiven Serienfertigung.
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Das größte Hindernis ist häufig nicht der 3D-Drucker, sondern das Mindset
Eine der spannendsten Aussagen des Gesprächs ist, dass die größten Hürden beim industriellen 3D-Druck häufig gar nicht technischer Natur sind.
Maschinen sind leistungsfähiger geworden, Materialien sind verfügbar und der Zugang zu professionellen Fertigungsverfahren ist über Dienstleister vergleichsweise einfach. Trotzdem greifen Konstrukteure und Fertigungsverantwortliche oft weiterhin auf bekannte Verfahren zurück.
Johannes sieht dahinter vor allem Unsicherheit.
Was passiert, wenn das Bauteil nicht hält? Was sagt der Kunde? Wie reagiert die eigene Konstruktion oder Fertigung? Und wie rechtfertigt man einen neuen Ansatz, wenn am Ende etwas nicht funktioniert?
Diese Fragen sorgen dafür, dass Unternehmen häufig lieber den bekannten Weg gehen – selbst wenn dieser teurer oder langsamer ist. Genau deshalb sprechen Arthur und Johannes ausführlich über Mindset-Blockaden in der additiven Fertigung.
Dabei geht es nicht darum, klassische Fertigungsverfahren schlechtzureden. Im Gegenteil: Fräsen, Spritzguss und 3D-Druck haben jeweils ihre Berechtigung. Entscheidend ist, sich von der Vorstellung zu lösen, dass ein Bauteil automatisch genauso gefertigt werden muss wie in den vergangenen zehn oder zwanzig Jahren.
Besonders deutlich wird das beim Thema Konstruktion. Ein Bauteil, das ursprünglich zum Fräsen entwickelt wurde, sieht häufig auch genauso aus: massive Bereiche, gerade Flächen, viel Material und Geometrien, die sich gut spannen und bearbeiten lassen. Wird dieses Bauteil anschließend einfach unverändert gedruckt, ist der 3D-Druck häufig unnötig teuer. Für Johannes beginnt 3D-Druck-gerechte Konstruktion deshalb mit drei relativ einfachen Gedanken: Wo verlaufen die Kräfte? Welches Material wird tatsächlich benötigt? Und wo helfen Radien und angepasste Geometrien dabei, ein belastbares und gleichzeitig leichteres Bauteil zu schaffen?
Der entscheidende Schritt besteht also nicht darin, ein bestehendes Frästeil möglichst exakt nachzudrucken. Das Bauteil muss anhand seiner eigentlichen Aufgabe neu betrachtet werden.
Nicht das Bauteil fragen, ob es gedruckt werden kann – sondern die Anwendung verstehen
Im Gespräch kommen Arthur und Johannes immer wieder auf einen Punkt zurück: Die Anwendung muss vor der Technologie stehen.
Statt ein vorhandenes Bauteil in die Hand zu nehmen und sofort zu überlegen, wie es mit 3D-Druck hergestellt werden könnte, stellt Johannes zunächst eine andere Frage: Was ist eigentlich die Aufgabe dieses Bauteils?
Gerade bei Vorrichtungen, Montagehilfen oder Betriebsmitteln führt diese Frage häufig zu völlig neuen Lösungen.
Ein Halter muss vielleicht nicht nur einen Sensor befestigen. Er könnte gleichzeitig das Kabel führen, eine Zugentlastung integrieren, die Positionierung verbessern und dem Mitarbeiter die Montage erleichtern. Mehrere bisher getrennte Funktionen können so in einem additiv gefertigten Bauteil zusammengeführt werden.
Arthur bringt dabei einen weiteren wichtigen Punkt aus der Praxis ein: Häufig ist nicht der Konstrukteur die wichtigste Person, wenn eine Anwendung verstanden werden soll, sondern der Mitarbeiter, der jeden Tag damit arbeitet. Wer einen Montagevorgang mehrere hundert Mal pro Schicht ausführt, weiß sehr genau, wo Zeit verloren geht, welche Vorrichtung unbequem ist oder welche Handgriffe unnötig kompliziert sind.
Genau dort können gute 3D-Druck-Anwendungen im Maschinenbau und in der Produktion entstehen.
Deshalb geht es bei einer Potenzialanalyse nicht darum, möglichst viele Bauteile zwanghaft in den 3D-Druck zu überführen. Ein Bauteil, das zuverlässig und wirtschaftlich gefräst wird, darf auch weiterhin gefräst werden. Additive Fertigung wird dann interessant, wenn sie einen konkreten Vorteil erzeugt: geringere Kosten, kürzere Lieferzeiten, weniger Teile, eine bessere Ergonomie, kleinere Losgrößen, schnellere Anpassungen oder eine bessere Funktion.
Und genau darin liegt einer der wichtigsten Unterschiede zwischen „einen 3D-Drucker besitzen“ und 3D-Druck strategisch in der Industrie einsetzen.
Vom Prototyp zur Serie: Wo der nächste große Schritt im 3D-Druck liegt
Ein großer Teil der Folge beschäftigt sich mit der Frage, warum Unternehmen 3D-Druck selbstverständlich für Prototypen einsetzen, beim nächsten Schritt zur Serienfertigung jedoch häufig wieder auf bekannte Verfahren zurückwechseln.
Für Johannes ist FDM weiterhin eine sehr starke Technologie. Wer schnell einen Prototyp, ein Testbauteil oder eine erste Vorrichtung benötigt, kann mit eigenen FDM-Druckern extrem flexibel arbeiten. Genau deshalb war die Verbreitung von Desktop-Systemen für die additive Fertigung so wichtig.
Doch sie sollte nicht das Ende der Entwicklung sein.
Bei funktionalen Serienbauteilen und größeren Stückzahlen sieht Johannes vor allem pulverbettbasierte Kunststoffverfahren wie SLS und Multi Jet Fusion weit vorne. Sie ermöglichen andere Bauteileigenschaften, eine hohe Packungsdichte im Bauraum und die wirtschaftliche Fertigung mehrerer unterschiedlicher Komponenten innerhalb eines Produktionslaufs. Das bedeutet allerdings nicht, dass jedes Unternehmen sofort einen industriellen Pulverbett-3D-Drucker kaufen sollte.
Johannes empfiehlt gerade beim Einstieg zunächst die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen 3D-Druck-Dienstleister. Dadurch lassen sich unterschiedliche Verfahren und Materialien direkt an realen Anwendungen testen, ohne sofort große Investitionen tätigen zu müssen. Gleichzeitig entsteht Know-how im Unternehmen. Wenn später genügend regelmäßige Anwendungen vorhanden sind, kann eine eigene additive Fertigung sinnvoll werden. Beides kann nebeneinander existieren.
Auch Unternehmen mit eigenen Fräsmaschinen kaufen gefräste Bauteile extern zu. Dasselbe gilt für Spritzguss – und langfristig auch für den industriellen 3D-Druck. Entscheidend ist nicht, jede Technologie selbst zu besitzen. Entscheidend ist, für jede Anwendung Zugriff auf das richtige Fertigungsverfahren zu haben.
Wann wird additive Fertigung wirtschaftlich wirklich interessant?
Je weiter das Gespräch fortschreitet, desto deutlicher wird, dass es Arthur und Johannes am Ende nicht um Technik um der Technik willen geht. Industrieller 3D-Druck muss einen messbaren Nutzen erzeugen.
Und dieser Nutzen besteht nicht ausschließlich aus einem niedrigeren Stückpreis.
Wenn Unternehmen bestehende Prozesse analysieren, spielen auch Lieferzeiten, Lagerbestand, Werkzeugkosten, Änderungsaufwand, Montagezeit und die tägliche Arbeit der Mitarbeiter eine Rolle. Eine Vorrichtung, die einen einzelnen Handgriff vereinfacht, kann bei mehreren hundert Wiederholungen pro Tag eine erhebliche Zeitersparnis erzeugen. Ein Bauteil, das bedarfsgerecht produziert werden kann, muss nicht in großen Mengen auf Lager liegen. Und eine Konstruktion, die ohne neues Werkzeug verändert werden kann, schafft Flexibilität.
Johannes formuliert deshalb im Gespräch eine entscheidende Gegenfrage: Unternehmen sollten sich nicht ausschließlich fragen, was die Einführung von 3D-Druck kostet, sondern auch, was es sie kostet, die vorhandenen Möglichkeiten nicht zu nutzen.
Gerade unter steigendem Kostendruck gewinnt diese Perspektive an Bedeutung. Arthur und Johannes diskutieren, dass sich in Produktionsabteilungen häufig beträchtliche Einsparpotenziale verbergen. Dabei geht es nicht darum, Fräsen oder Spritzguss pauschal durch additive Fertigung zu ersetzen. Die wirtschaftlichste Produktion entsteht vielmehr dann, wenn jedes Verfahren dort eingesetzt wird, wo es seine Stärken ausspielen kann.
Damit verändert sich auch die Rolle des 3D-Drucks.
Er ist nicht mehr nur eine Technologie für die Entwicklungsabteilung. Richtig eingesetzt kann additive Fertigung zu einem Werkzeug für Produktivität, Kostensenkung, schnellere Produktentwicklung, flexible Serienproduktion und höhere Innovationsfähigkeit werden.
Was Arthur aus dem Gespräch mit Johannes Lutz mitnimmt
Die vielleicht wichtigste Erkenntnis dieser AdditiveTalk-Folge lautet: Die nächste Entwicklungsstufe des industriellen 3D-Drucks wird nicht allein durch bessere Maschinen entschieden.
Viele Unternehmen besitzen die Technologie bereits. Sie haben erste Erfahrungen gesammelt und bewiesen, dass additive Fertigung funktioniert. Was häufig noch fehlt, ist der nächste Schritt: Anwendungen anders zu betrachten, Konstruktionen neu zu denken und die verschiedenen 3D-Druck-Verfahren dort einzusetzen, wo sie tatsächlich einen Vorteil schaffen.
Genau deshalb dreht sich das Gespräch am Ende weniger um die Frage „FDM oder Pulverbett?“ und stärker darum, wie Unternehmen das Werkzeug 3D-Druck überhaupt nutzen. Manchmal ist FDM die richtige Lösung, manchmal SLS oder Multi Jet Fusion – und manchmal bleibt Fräsen oder Spritzguss das wirtschaftlichste Verfahren. Entscheidend ist, die Anwendung zu verstehen und anschließend die Technologie auszuwählen.
Für Arthur und Johannes bedeutet das auch: Unternehmen müssen nicht sofort ihre gesamte Fertigung verändern. Häufig reichen zwei oder drei geeignete Projekte, um erste Erfolge sichtbar zu machen. Sobald Konstrukteure, Einkäufer und Mitarbeiter in der Produktion erkennen, welchen konkreten Nutzen additive Fertigung schaffen kann, entwickelt sich das Thema häufig von selbst weiter.
Nicht die Frage „Was können wir alles 3D-drucken?“ bringt Unternehmen weiter. Entscheidend ist: „Wo können wir mit 3D-Druck Kosten sparen, Zeit gewinnen oder einen besseren Prozess schaffen?“
Genau dort wird aus einem 3D-Drucker ein industrielles Werkzeug.
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