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Laser Sintering und Additive Manufacturing

3D Printing läutet die Revolution in der Ersatzteillogistik ein und ebnet den Weg für neue Geschäftsmodelle

3D-Printing ist in aller Munde und wahrscheinlich auch bald in jedem Haushalt zu finden. Nur logisch also, dass es auch auf die Agenda der Venture Capital-Opportunities gehört. Denn Startups, die neue Technologien auf Basis von 3D-Printing entwickeln, sind Wegbereiter auf dem Weg hin zur Revolution der Ersatzteillogistik on demand. Im Rahmen einer Risikobewertung, die ich im Auftrag einer Venture Capital Gesellschaft für ein Universitäts-Spinoff aus dem 3D-Printing-Bereich durchgeführt habe, konnte auch ich sehen, wie plastisch und schnell die Entwicklung solcher Basis-Technologien voranschreitet.

Dass sich mittlerweile gedruckte Skulpturen als dreidimensionale Fotografien in bedeutenden Museen dieser Welt finden, unterstreicht, wie groß die Bedeutung, Verbreitung und Akzeptanz des 3D-Drucks fortgeschritten ist. Doch auch fernab des Musealen findet sich das 3D-Printing – und zwar besonders in den Tiefen des Maschinellen. Hier nämlich löst es in Form des Laser Sintering und des Additive Manufacturing das bereits seit 25 Jahren etablierte Rapid Manufacturing und Rapid Tooling Schritt für Schritt ab. Doch, was genau verbirgt sich hinter Laser Sintering und Additive Manufacturing und wie tragen diese Verfahren zu einer künftigen Revolution der Ersatzteillogistik für sowohl Haushaltsgeräte wie auch hochkomplexe Industrieanlagen bei?

Im Rahmen einer Risikobewertung, die ich im Auftrag einer Venture Capital Gesellschaft für ein Universitäts-Spinoff aus dem 3D-Printing-Bereich durchgeführt habe, konnte ich mir ein sehr plastisches Bild davon machen, wie die Entwicklung solcher Basis-Technologien zur Revolution der Ersatzteillogisitk beitragen wird bzw. es heute bereits tut.

Laser Sintering und Additive Manufacturing: Vom Prozessleuchten hin zu einer glänzenden Zukunft

Neben Startups forschen und finden aber natürlich auch etablierte Unternehmen und große Konzerne im Bereich 3D-Printing. Das gilt beispielsweise auch für die Siemens-Entwicklungsabteilung. Sie setzt in Versuchen und der Praxis Verfahren wie das Laser Sintering ein. Dabei schmilzt ein Laser in einem definierten Bereich das aus einem pulverförmigem Ausgangsstoff bestehende Material auf. Er schreibt dabei ein auf Basis von 3D-Daten erstelltes Bauteil in das Pulverbett hinein. Dieses erstarrt schnell wieder und kann dann – nach dem “Entstauben” – praktisch sofort eingesetzt werden, als Ersatzteile für Haushaltsgeräte oder auch für Gasturbinen-Brenner. Für diese und weitere Bereiche stellt das Laser Sintering als eines der Bestandteile des Additive Manufacturing sicher, dass auch hochkomplexe Strukturen dank 3D-CAD-Daten direkt und über nur einen Schritt vom Computer auf das Produkt übertragen werden können

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Die Ersparnis von Ressourcen ist beim Additive Manufacturing das stärkste Argument. Schließlich kann so vermieden werden, dass Ersatzteile in großen Mengen produziert werden, wenn sich das Produkt bereits am Ende seines Lebenszyklus befindet. Zudem lassen sich Ersatzteile durch den gezielten Einsatz von Laser-Sintering-Verfahren bzw. von Lasern an sich, noch regionaler bzw. gar vor Ort herstellen, wenn entsprechende 3D-Daten vorliegen bzw. geliefert werden, und das teils mit sogar noch besserer Funktionalität.

Das Konzept von spare parts on demand oder Rapid Repair zeigt seine Effizienz natürlich noch mehr, je größer und komplexer Bauteile und Strukturen sind. Das Beispiel des Siemens-Werks im schwedischen Finspong zeigt, wie sich Laser Sintering auch für die effiziente Reparatur kleinerer Gasturbinen einsetzen lässt. So können nun sehr kleine Teile gezielt herausgeschnitten und ersetzt werden – und das zehnmal schneller als vorher und ohne ganze Teile wegschmeißen zu müssen.

Laser Sintering und Additive Manufacturing verfolgen ökonomische und ökologische Ziele

Durch das gezielte (vor Ort) On-Demand-Herstellen einzelner Teile auf Basis von 3D-Daten können Lagerhäuser noch effizienter mit Ersatzteilen gefüllt werden. Überflüssige und teure Transporte der Ersatzteile entfallen. Das setzt vorher gebundene Ressourcen frei und schont natürlich auch die Umwelt. Das Verfolgen und Erreichen ökonomischer und ökologischer Ziele ist daher ein wirkliches Alleinstellungsmerkmal des Additive Manufacturing. Und auch für die Büro- und Fabrikhallen-Sphäre liefert es viele Vorteile. So können maßstabsgetreue Maschinen aus dem 3D-Drucker entnommen werden und dienen als leicht fassbare Grundlage für alle an der Planung von Büros und Fabrikhallen beteiligten.
Dank dieser intuitiven Layoutplanung ist nicht nur eine höhere Begreifbarkeit gegeben. Auch die Notwendigkeit, Büros und Werkhallen erst wirklich bauen zu müssen, um sie dann im Interieur zu planen, entfällt. Und natürlich fördern maßstabsgetreue 3D-Modelle, anders als fantasielose Plankarten, die Kreativität und Produktivität des gesamten Teams.

Laser Sintering und Additive Manufacturing bedeuten Flexibilität, Kosteneffizienz und Umweltschutz

Abschließend betrachtet, lässt sich sagen, dass Laser Sintering und Additive Manufacturing für Flexibilität, Kosteneffizienz und Umweltschutz stehen. Dahin gehend spiegelt diese Technologie ebenso wie im Prinzip alle anderen 3D-Printing-Tools die Zukunft der Produktion im privaten und industriellen Bereich wider. Und in manchen Bereichen werden Konsumenten dann wohl wirklich auch zu Produzenten und verlegen die sonst womöglich in Asien stehende Fabrik einfach in ihr Wohnzimmer. Ein gravierender Wandel der Industriestruktur steht also bevor.

Aber auch denjenigen, die vorher Produkte planten – also beispielsweise Ingenieure – könnte ihre berufliche Daseinsberechtigung entzogen werden. Denn einst geltende Vorgaben wie das fertigungsgerechte Konstruieren werden durch das Additive Manufacturing abgebildet und mit nur einem Klick vom Computer an den Laser und vom Laser auf das fertige Produkt übertragen. Auch die Wiederverwendung von Teilen muss nicht mehr gegeben sein, lassen diese sich doch relativ schnell neu anpassen und erfinden und sogar ganz ohne Rüstkosten produzieren. Davon jedenfalls ist der Innovationsforscher und 3D-Experte Professor Frank Piller von der RWTH Aachen überzeugt.

Ein Umdenken in 3D

Umso eindringlicher appelliert er an eine kreative Adaption des Additive Manufacturings durch die Ingenieure. Sie müssten während ihres Studiums vermittelt bekommen, dass es nicht mehr um die Wiederverwendbarkeit von Teilen und eine Minimierung der Rüstkosten gehe, sondern darum, clevere Designs digital zu kreieren. Eine Abkehr von der Ausbildung für klassische Industriesysteme ist seiner Meinung nach überfällig.

Ebenso sollten Konsumenten dafür sensibilisiert werden, dass sie künftig und ohne größeren Aufwand in die Rolle des Produzenten schlüpfen können. Glaubt man Experten, wird dies aufgrund der immer günstiger werdenden 3D-Drucker und 3D-Druckvorlagen aus dem Netz bald in jedem Haushalt möglich sein – wie einst der PC.

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