Herr Siebert, die additive Fertigung erlaubt nachhaltiges Design…
Max Siebert: Additive Fertigung bietet eine völlig neue Art der Produktgestaltung, die die Erstellung topologieoptimierter Designs ermöglicht. Durch eine solche Neugestaltung kann das 3D-gedruckte Teil die gleichen Anforderungen erfüllen und oft sogar die Leistung im Vergleich zum Originalteil verbessern, während gleichzeitig weniger Material verwendet wird.
Unternehmen können beispielsweise eine aus mehreren Teilen bestehende Baugruppe als Einheit drucken. Dies führt zu geringeren Material- und Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren und reduziert den Zeitaufwand, da weniger Teile hergestellt und montiert werden müssen. Darüber hinaus kann die Teilekonsolidierung leistungsstärkere Teile mit erhöhter Haltbarkeit bieten.
Additive Fertigung kann den Materialverbrauch während der Produktion drastisch reduzieren…
Max Siebert: Bei der Produktion achten Hersteller auf zwei wesentliche Faktoren: Materialverbrauch und Energieeffizienz. Bei traditionellen Herstellungsverfahren gibt es immer Materialabfälle. Beispielsweise beginnen die Hersteller bei der subtraktiven Fertigung wie CNC mit einem Block aus festem Material und entfernen Material, um eine endgültige Form zu erreichen. Bei additiver Fertigung ist der Materialeinsatz viel effizienter.
Fused Deposition Modeling (FDM) ist ein gutes Beispiel; Teile werden Schicht für Schicht aufgebaut, wobei nur das benötigte Material hinzugefügt wird, sodass außer den Stützstrukturen kein Materialabfall entsteht. Andere additive Fertigungstechnologien, die Pulver oder Harze verwenden, funktionieren anders. Bei pulver- und harzbasierter additiver Fertigung wird eine vollständige Materialschicht aufgebaut, die dann je nach verwendeter Technologie mit einem Laser verschmolzen oder einem Bindemittel bearbeitet wird. Nachdem die erste Materialschicht bearbeitet ist, wird eine neue Vollschicht hinzugefügt, bis das Teil fertig ist. Unverarbeitetes Pulver oder Harz kann dann für den nächsten Druck wiederverwendet und somit Ressourcen geschont werden.
Umgekehrt werden häufig Stützstrukturen und Testdrucke benötigt, insbesondere für kompliziertere Teile. Üblicherweise werden Testteile auf dem Weg zur optimierten Aufbauorientierung und Druckparametern verworfen. Entwicklungen in der Simulation ermöglichen jedoch inzwischen, potenzielle Druckprobleme vorherzusagen und so den Ausschuss in der Produktion massiv zu reduzieren.
Ist additive Fertigung wirklich nachhaltig, wenn man den Energieverbrauch während der Produktion betrachtet?
Max Siebert: Aufgrund sehr individueller Anwendungsfälle ist die Antwort darauf nicht einfach. Unterschiede in Maschinen-, Produkt- und Prozesseigenschaften erschweren die Vergleichbarkeit von traditionellen Verfahren und additiver Fertigung. Im Vergleich zu subtraktiven Verfahren kann additive Fertigung energieeffizienter sein. Im Vergleich zum Spritzgießen wird jedoch allgemein anerkannt, dass der Energieverbrauch von additiver Fertigung aufgrund einer viel längeren Produktionszeit pro Teil höher ist. Allerdings müssen auch andere Faktoren wie der Energieverbrauch bei der Herstellung der Form, das Produktionsvolumen und die Materialeffizienz berücksichtigt werden. Bei geringeren Stückzahlen ist additive Fertigung häufig die energieeffizientere Option.
Produktion auf Abruf (on demand) wird also das Obsoleszenzrisiko in der Lagerhaltung reduzieren?
Max Siebert: Neben der Produktion bietet additive Fertigung auch Nachhaltigkeitsvorteile in der Lieferkette. Andere Herstellungsverfahren erfordern häufig eine Mindestlosgröße, um die Produktion kosteneffizient zu gestalten, was häufig zu Überproduktion und unnötiger Lagerhaltung von Teilen führt. Dies erhöht nicht nur die Lagerkosten, sondern auch das Obsoleszenz-Risiko, wenn die Teile nicht verkauft werden. Für Unternehmen, die Ersatzteile anbieten, kann dies ein großes Problem darstellen. Unternehmen sind in der Regel an Lieferanten gebunden, die oft enorme Mindestbestellmengen vorschreiben, selbst wenn nur wenige Ersatzteile benötigt werden.
Mit additiver Fertigung ist es möglich und kosteneffizient, nur die Anzahl der Teile zu produzieren, die benötigt werden. Es müssen keine großen Lagerbestände angelegt werden, da die Teile nach Bedarf produziert werden können. Das 3D4U-Projekt von Repliques Kunden Miele zeigt dies gut. Hier werden Miele Teile, die der Endkunde über den Online-Shop von Miele bestellt, auf Abruf über die Replique Plattform gedruckt und direkt an den Kunden versandt. Die Gesamtlieferzeit beträgt fünf Arbeitstage einschließlich Versand und zeigt, dass die additive Fertigung schnelle und erschwingliche Teile anbieten und gleichzeitig Verschwendung vermeiden kann.
Minimierte Transportwege für einen reduzierten CO2-Ausstoß?
Max Siebert: Die Einführung der additiven Fertigung hat zu einer Verlagerung von der linearen Fertigung mit zentralen Verteilerstellen hin zu einem dezentralisierten Netzwerk von Lieferanten, Produktionspartnern und Kunden geführt. Ermöglicht wird dies durch geringe Investitionskosten, da eine Maschine eine Vielzahl von Teilen produzieren kann. Die Minimierung der Transportvorgänge wirkt sich positiv auf die Umwelt aus, da der CO2-Fußabdruck jedes Teils reduziert wird. Die Teile werden lokal, in der Nähe des endgültigen Bestimmungsortes, produziert und müssen so nicht mehr über weite Strecken transportiert werden. Dies verkürzt auch die Vorlaufzeit, was besonders in Zeiten von Lieferkettenunterbrechungen von Vorteil ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass additive Fertigung als Teil eines Print-on-Demand-Modells den Energieverbrauch, die Materialverschwendung und den CO2-Fußabdruck eines Unternehmens reduzieren kann. Dies hat auch Vorteile für die Funktionsfähigkeit der Lieferkette. Herkömmliche Lieferketten erfordern mehrere Schritte, von denen jeder einzelne störungsanfällig ist, während additive Fertigung die Lieferkette verkürzt und widerstandsfähiger macht.
Replique
Replique bietet eine industrielle 3D-Druckplattform, die es OEMs ermöglicht, ihren Kunden jederzeit und überall Teile über ein globales, dezentrales und sicheres 3D-Drucknetzwerk nach Bedarf bereitzustellen. Als End-to-End-Lösung unterstützt das Unternehmen seine Kunden entlang der gesamten Wertschöpfungskette, einschließlich Design, Technologie und Materialauswahl sowie digitaler Lagerhaltung.
