3D-Druck: eine rasante Entwicklung mit Folgen für die Logistik

Grafik zur Nutzung von 3D-Druck in Industrieunternehmen
Foto: Bitkom Research

Werkzeuge, Ersatzteile und Modelle kommen heute in vielen deutschen Industrieunternehmen aus dem 3D-Drucker. In 2019 nutzt schon jedes dritte Unternehmen (32 Prozent) additive Verfahren. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des ITK-Verbandes Bitkom. Im vergangenen Jahr lag der Wert noch bei 28 Prozent, 2016 waren es nur rund 20 Prozent gewesen. Und außerdem glauben mittlerweile 78 Prozent der Industrieunternehmen, dass der 3D-Druck als Schlüsseltechnologie Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten tiefgreifend verändern wird.

Unternehmen können mit 3D-Druck Kosten sparen, den Materialeinsatz reduzieren und Ressourcen schonen. Zum Beispiel erlaubt die Fertigung von Ersatzteilen direkt vor Ort den Verzicht auf lange Lieferwege. 42 Prozent der Anwender von 3D-Druck nutzen die Technologie zur Herstellung von Mustern, Gießformen oder Werkzeugen. 35 Prozent produzieren damit Ersatzteile, 30 Prozent Modelle.

Aus dem digitalen Lager zum 3D-Druck-Produktionshub

Noch längst lassen sich nicht alle Produkte im 3D-Druckverfahren herstellen. Trotzdem entwickelt sich das Verfahren rasant und wird immer leistungsfähiger – das hat Auswirkungen auf die Lieferkette. Supply Chain Manager, die den Lagerbestand im Überblick behalten, den Bedarf prognostizieren und rechtzeitig in Auftrag geben müssen, können stark davon profitieren. 3D-Druck ermöglicht eine bedarfsgerechte Fertigung von Ersatz- und Verschleißteilen und steigert gleichzeitig die Rentabilität. Wird die Losgröße 1 wirtschaftlich, kann der 3D-Drucker als Ersatzteillager der Unternehmen dienen. Lieferzeiten verkürzen sich, die Supply Chain wird transparenter und die Lagerhaltungskosten sinken.

Falls die Produktion vor Ort keine Option ist, gibt es immer noch die Möglichkeit, „on demand“ zu fertigen. Die Unternehmen lagern das Produkt in einem Digital Warehouse und senden die Daten zu einem Produktionshub und von dort zum Kunden. Solche strategisch verteilten additiven Produktionszentren haben das Zeug dazu, die physische Lagerhaltung zukünftig obsolet zu machen.

Enormes Potenzial der Kostenreduktion

Das Potenzial für 3D-gedruckte Ersatzteile ist enorm. Laut eines Reports von DHL liegt der Anteil nicht genutzter Teile oder Überbestand in Unternehmen bei mehr als 20 Prozent. Viele Automobilhersteller beispielsweise müssen für jedes Fahrzeugmodell die Ersatzteile jahrelang auf Lager halten. Mit Hilfe des 3D-Drucks wird in der Supply Chain eine Kosteneinsparung hinsichtlich langsam drehender Ersatzteilbestände von 50 bis 90 Prozent erwartet. Angesichts solcher Zahlen verwundert es nicht, dass Big Player wie die Deutsche Bahn bereits Ersatzteile im 3D-Druckverfahren produzieren.

Bestimmte Branchen als Vorreiter bei der Anwendung

Das Markforschungsunternehmen International Data Corporation (IDC) berichtet von Anwendungen des 3D-Drucks vor allem in der Fertigungsindustrie. Laut IDC ist das discrete manufacturing, also die Herstellung von Einzelteilen (z. B. Autos, Flugzeuge, Züge, Elektrogeräte und Bekleidung), das dominierende Einsatzgebiet des Verfahrens. Die Automobilindustrie war eine der ersten, die 3D-Druck in ihre Produktionsprozesse einbezog und der Hersteller BMW will die additive Fertigung in 2019 gegenüber dem Vorjahr um 42 Prozent steigern.

VW denkt schon an die Serienfertigung mit 3D-Druck

Auch die anderen großen Automobilhersteller setzen die Technologie ein, vor allem wegen der Einsparung von Lagerhaltungs- und Logistikkosten. Ersatzteile können nach Bedarf gefertigt werden, anstatt über viele Jahre gelagert werden zu müssen. So hat der Werkzeugbau von Volkswagen in Wolfsburg ein neues Zentrum für 3D-Druck eröffnet. Die additiven Verfahren sollen künftig auch bei der Fertigung von komplexen Fahrzeugteilen zum Einsatz kommen. „Das 3D-Druck-Zentrum hebt die additive Fertigung von Volkswagen auf ein neues Niveau“, sagte Andreas Tostmann, Produktionsvorstand der Marke Volkswagen, bei der Eröffnung des 3D-Druck-Zentrums. „Der dreidimensionale Druck wird in zwei bis drei Jahren auch für erste Teile in der Serienfertigung interessant. Perspektivisch können wir 3D-Drucker auch direkt an den Fertigungsstraßen innerhalb der Fahrzeugproduktion einsetzen“, so Tostmann weiter. Im rund 3.100 Quadratmeter großen 3D-Druck-Zentrum arbeiten Werkzeugbauer, Planer und Forscher gemeinsam an der Entwicklung von neuen Produkten und Prozessen.

Daimler druckt Komponenten für Busse

Daimler hat gemeinsam mit Industriepartnern das Projekt „NextGenAM“ zur Entwicklung einer Pilotanlage für ein automatisiertes „Additive Manufacturing“-Verfahren abgeschlossen. Aktuell prüft das Unternehmen erste Anwendungsfälle für 3D-gedruckte Omnibus-Ersatzeile aus Aluminium. Ziel des Pilotprojekts war es, eine digitalisierte Fertigungslinie zu entwickeln, die Aluminiumteile für die Autobranche deutlich wirtschaftlicher fertigen kann als bisher. Insbesondere im Ersatzteil-Bereich eignet sich das 3D-Druckverfahren, da selten benötigte Teile im Falle eines Werkzeugdefekts oft günstiger nachgefertigt werden können als im üblichen Sand- oder Druckguss.

Der Stuttgarter OEM brachte in das Vorhaben seine Erfahrungen aus der Großserienproduktion ein. Dazu gehörten die Musterbauteile, die rechnerische Absicherung und die Digitalisierung der Bauteildaten für den kompletten Produktionsprozess. Die ersten Anfragen für 3D-gedruckte Omnibus-Ersatzeile werden aktuell im Center of Competence 3D-Printing bei Daimler Buses geprüft. Darüber hinaus werde auch im Pkw-Bereich über geeignete Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks nachgedacht. Das gilt für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor ebenso wie für Elektroautos. 3D-Druck eignet sich beispielsweise sehr gut auch für die Herstellung integrierter Grundplatten, in denen die Kühlleitungen für die Batterien von E-Fahrzeugen verlaufen.

Trend zu personalisierten Autos als Antreiber

En vogue ist derzeit die Individualisierung von Fahrzeugen und Komponenten. Mit MINI Yours Customised zum Beispiel können Kunden ausgewählte Komponenten wie Blinkleuchten und Armaturenbrettleisten selbst gestalten. Sie erstellen ihre Entwürfe im Onlineshop und die Teile werden dann in 3D gedruckt.

Fazit

Der 3D-Druck bzw. die additive Fertigung hat sich rasant entwickelt und er ist heute ein verbreitetes Produktionsverfahren bei geringen Stückzahlen. Die Technologie hat Auswirkungen auf die Logistik. Werden beispielsweise Ersatzteile vor Ort gedruckt, entfallen Lagerung und Transport. Für die Fertigungsindustrie bietet der 3D-Druck große Chancen, die insbesondere die Automobilindustrie sich bereits zunutze macht.