Trends in der Additiven Fertigung: ein Blick in die Zukunft

Im Laufe der letzten Jahre hat die additive Fertigung (AM) – häufig auch als 3D-Druck bezeichnet – noch mehr an Bedeutung gewonnen. Die Herausforderungen, die durch unterbrochene Lieferketten entstanden sind, haben zahlreiche Unternehmen dazu veranlasst, ihre zentralisierten Produktionsmodelle zu überdenken. Viele von ihnen sind nun bereit, einen strategischen Ansatz in Bezug auf den 3D-Druck zu verfolgen. Das geht einher mit einem Wandel des „Mindsets“: weg von kurzfristigen Lösungsansätzen, hin zur Nutzung der fortschrittlichen Technologie für die nachhaltige Produktion zertifizierter Endprodukte. Weitere Aspekte wie die Personalisierung, die Integration von Künstlicher Intelligenz für verbesserte Produktionsprozesse, ökologische Fertigungsmethoden und verstärkte Kooperationen über traditionelle Branchengrenzen hinweg sind die wichtigsten Themen derzeit. Letzteres betrifft die Zusammenarbeit von AM-Herstellern und anderen Fertigungsunternehmen.

Personalisierte Fertigung „auf Abruf“

Die Nachfrage nach maßgeschneiderten Produkten in verschiedenen Branchen erfährt durch technologische Fortschritte, insbesondere im Bereich der digitalen Fertigung und des 3D-Drucks, eine signifikante Entwicklung. Das Verfahren erlaubt die Herstellung einzigartiger, hochgradig individueller Produkte, die so bisher nicht realisierbar waren. Damit bietet die Technologie enorme Vorteile hinsichtlich Designfreiheit, Kosteneffizienz und der Möglichkeit zur Massenanpassung, ohne dass große Lagerbestände oder Vorratsproduktionen erforderlich sind.

Die Flexibilität bei der Gestaltung komplexer Formen und die Experimentierfreudigkeit mit verschiedenen Materialien, Texturen und Oberflächenbehandlungen sind entscheidende Faktoren, die dazu beitragen, dass sich Produkte auf dem Markt differenzieren können. Die personalisierte Fertigung auf Abruf gewinnt durch die Integration der fortschrittlichen Technologien und die Anwendung generativer KI-Methoden zunehmend an Bedeutung. Diese Entwicklungen erlauben es Unternehmen, effizient und kostengünstig auf individuelle Kundenbedürfnisse einzugehen, während gleichzeitig die Möglichkeiten für kreative und innovative Produktgestaltungen erweitert werden.

„Smart AM“: Daten, KI und sich entwickelnde Technologien

Wenig überraschend, wird die Rolle der Künstlichen Intelligenz (KI) auch in der additiven Fertigung zunehmend bedeutsamer. Angesichts des derzeitigen Fortschritts in der Fertigungstechnologie bieten KI-basierte Lösungen Möglichkeiten, die Hardware-Herausforderungen mit intelligenten Softwarelösungen zu bewältigen. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen und datengesteuerten Optimierungsverfahren lässt sich die „Hardware“ (wie der 3D-Drucker) mittels Software-Updates verbessern. Diese Updates können zu einer Steigerung der Druckgeschwindigkeiten, einer Verbesserung der Auflösung und einer Optimierung der Materialnutzung führen. KI unterstützt den Anwender nicht nur bei der Optimierung von Entwürfen für die additive Fertigung, sondern ermöglicht auch die Verarbeitung enormer Datenmengen und sorgt für eine effiziente Nutzung der Technologie.

Mit der Verbesserung der Informationsqualität, die während der Fertigung gesammelt wird, und der Entwicklung von Methoden zur Datenerfassung, bewegt sich die Fertigungstechnologie auf einen vollautomatischen, geschlossenen Kreislauf-Druckprozess zu. Diese Entwicklung macht eine direkte Auseinandersetzung mit realen Fertigungsproblemen möglich. Hinzu kommen die Chancen, die sich von der Gestaltung und dem Bau des Teils mit der geeignetsten digitalen Fertigungstechnologie unter Berücksichtigung von Zeit, Kosten und Leistungsbeschränkungen ergeben. So können zeitaufwendige manuelle Aufgaben – wie die Qualitätskontrolle und der manuelle Entwurf von Werkzeugen oder Vorrichtungen – abgegeben und der Fokus auf Innovationen sowie die Lösung komplexerer Probleme gelegt werden.

Kooperationen zwischen AM-Herstellern und Fertigungsbetrieben

Die Beziehung zwischen additiver Fertigung und traditionellen Fertigungsmethoden wird sich in den kommenden Jahren weiterentwickeln. Statt der Variante, dass die additive Fertigung traditionelle Fertigungsmethoden ersetzt, wird sie sie zukünftig eher ergänzen. Traditionelle Fertigungsmethoden wie Spritzguss, Gießen und Zerspanen haben sich in der Produktion hoher Stückzahlen beweisen. Additive Fertigung kann bei der Herstellung komplexer, kundenspezifischer oder kleiner Serien der sinnvollere Weg sein.

Die Integration von additiven und traditionellen Fertigungsprozessen, bekannt als Hybridfertigung, wird zunehmend üblicher. Hybridsysteme vereinen die Stärken beider Ansätze, wobei Teile zunächst mit traditionellen Methoden hergestellt und anschließend durch additive Prozesse mit komplizierten Merkmalen oder Anpassungen versehen werden können. Insgesamt wird die sich entwickelnde Beziehung zwischen additiver und traditioneller Fertigung auch von regulatorischen Entwicklungen beeinflusst. Spezifische Normen und Vorschriften für die additive Fertigung müssen etabliert und in bestehende Rahmenbedingungen integriert werden, um die Qualität und Sicherheit der Produkte zu gewährleisten.

Nachhaltigkeit und ESG

Die zunehmende Konzentration auf Nachhaltigkeit sowie Umwelt-, Sozial- und Governance-Fragen (ESG) fördert die Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft und die Reduzierung von CO₂-Emissionen. Additive Fertigung kann Abfall, Energieverbrauch und Transportkosten durch eine lokale und bedarfsgerechte Produktion reduzieren. Die gesamte Branche steht in der Pflicht, das Versprechen einzuhalten, dass der 3D-Druck ökologischer ist als andere Fertigungstechnologien. „Nachhaltiger 3D-Druck“ wird damit voraussichtlich immer relevanter, einschließlich der Nutzung von recycelten Filamenten und der Entwicklung von Biomaterialien, die großes Potenzial bei der Ersetzung von Polymeren und Verbundstoffen aus fossilen Brennstoffen bieten.

Fazit: Additive Fertigung ist gekommen, um zu bleiben

Die Trends in der additiven Fertigung für das Jahr 2024 und darüber hinaus – darunter Personalisierung, Smart AM, Zusammenarbeit und Nachhaltigkeit – zeigen das enorme Potenzial dieser Technologie, auf aktuelle globale Herausforderungen zu reagieren. Die additive Fertigung steht an der Spitze der Innovation und bietet Lösungen, die nicht nur effizient und kosteneffektiv sind, sondern auch zu einer nachhaltigeren und anpassungsfähigeren Produktionslandschaft beitragen.

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