Neue Technologien sollen 3D-Druck zum Durchbruch verhelfen

München (ots) - Additive Manufacturing (metallischer 3D-Druck) ist
für viele Unternehmen nach wie vor eine Nischentechnologie: Das teure
Verfahren kommt vor allem beim Erstellen von Prototypen, speziellen
Komponenten in der Luft- und Raumfahrt oder Medizintechnik zum
Einsatz. Neue Verfahren versprechen nun deutlich niedrigere Kosten
und damit das Vordringen in die Massenproduktion. In der Studie
"Advancements in Metal 3D-Printing" erläutern die Fertigungsexperten
von Roland Berger das Innovationspotenzial im Bereich des
metallischen 3D-Drucks.

"Additive Manufacturing ist derzeit im Vergleich zu
konventionellen Fertigungsmethoden in der Massenproduktion immer noch
nicht konkurrenzfähig", erklärt Bernhard Langefeld, Partner von
Roland Berger. "Von den etablierten 3D-Drucktechnologien können wir
keine großen Fortschritte erwarten: Der Markt wartet auf den
nächsten, großen Innovationssprung."

Das derzeit meist verbreitete Verfahren ist "Powder Bed Fusion by
Laser" (PBF-L). Dafür wird ein 3D-Teil schichtweise mit einem feinen
Pulver als Druckmedium erzeugt. Anwendung findet PBF-L beispielsweise
bei komplexen Teilen in der Luftfahrtindustrie oder Prototypen. Die
Preise für diese Technologie sind in den vergangenen Jahren gefallen
und bis 2020 werden weitere Effizienzsteigerungen im zweistelligen
Prozentbereich erwartet. Dennoch liegen die Kosten im Vergleich zum
klassischen Bau identischer Teile immer noch 15- bis 60-Mal so hoch.

Viele neue Technologien stehen in den Startlöchern

In ihrer Studie fokussieren sich die Experten von Roland Berger
vor allem auf neue, additive Fertigungsmethoden wie "Direct Energy
Deposition" (DED), "Material Jetting", "Material Extrusion" oder
"Binder Jetting". Bei DED werden dreidimensionale Bauteile durch
Auftragsschweißen per Draht oder Pulver erzeugt. DED ist
beispielsweise ein gängiges Verfahren bei Reparaturen. "Material
Jetting" erzeugt metallische Objekte ähnlich einem
Tintenstrahldrucker durch das Aufragen von flüssigen Metalltropfen.
Beim "Material Extrusion"-Verfahren wird Metallpulver in
Bindermaterial eingebunden, so dass ein Stab oder eine Art Draht
entsteht. Dieser wird in einer Düse erhitzt und dann Schicht für
Schicht abgeschieden. Beim "Binder Jetting" wird Bindemittel jeweils
in die oberste Schicht des Pulverbettes gegeben, sodass über den
Schichtaufbau ein Bauteil entsteht. In den letzten beiden Verfahren
entsteht jeweils ein sogenannter "Grünling", der weiter bearbeitet
werden muss.

Viele dieser neuen Verfahren sind noch in der Entwicklungsphase,
werden aber in den kommenden Jahren Schritt für Schritt relevanter
und für Marktwachstum bei additiven Fertigungslösungen sorgen, da sie
unter anderem Produktionen mit größeren Stückzahlen ermöglichen. Die
daraus resultierenden Kostenvorteile gegenüber dem PBF-L können je
nach Verfahren bei einem Faktor von zehn liegen.

"Derzeit komplementieren solche innovativen Verfahren die
etablierten 3D-Druck-Techniken, aber langfristig können sie diese
auch ersetzen", prognostiziert Langefeld. "Wir gehen jedoch nicht
davon aus, dass sich eine Technologie komplett durchsetzen und alle
anderen Lösungen verdrängen wird. Wie wir in der Studie beschreiben,
gehört die Zukunft einem Mix aus unterschiedlichen Verfahren, die
jeweils spezifische Anforderungsprofile hinsichtlich
Materialeigenschaften, Produktionsvolumen und Kosten adressieren."

Die richtigen Strategien für die passenden Technologien

Die große Vielfalt an innovativen Lösungen verschafft
produzierenden Unternehmen neue Optionen, stellt sie gleichzeitig
aber auch vor Herausforderungen. Um das volle Spektrum an
Möglichkeiten zu analysieren und im Anschluss gezielt zu nutzen, hat
sich folgender Projektansatz bewährt:

1. Verständnis für Lösungen entwickeln Angesichts des komplexen
Umfelds sollten Firmen zunächst ein detailliertes Verständnis für die
Technologielandschaft aufbauen.

2. Identifizieren von Anwendungsfeldern Mit diesem Wissen können
Unternehmen ihr eigenes Produktportfolio analysieren und prüfen, ob
sie von 3D-Druck-Verfahren profitieren können.

3. Gruppieren einzelner Einsatzfelder Um eine systematische
Übersicht zu erhalten, lassen sich die einzelnen Anwendungen
verschiedenen Gruppen zuordnen. Für jeden dieser Cluster sollten
Firmen im Anschluss spezifische Szenarien entwickelten.

4. Institutionalisieren des Prozesses Die geschilderte Analyse
darf keine einmalige Übung sein, sondern ist als Kreislauf
konzipiert. Nur so ist es möglich, technische Verbesserungen und
Neuerungen einzubeziehen.

"Der mediale Hype um das Thema 3D-Druck scheint etwas verflogen,
Forschung und Entwicklung gehen aber rapide voran. Gerade die neuen
Technologien fachen den Innovationswettbewerb unter den verschiedenen
Verfahren weiter an. Daher sollten die Maschinen- und
Anlagenhersteller Additive Manufacturing ganz oben auf ihre Agenda
setzen", fasst Bernhard Langefeld zusammen.

Die vollständige Studie können Sie herunterladen unter:
www.rolandberger.de/pressemitteilungen

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