10 Gründe, warum Sie den 3D-Druck nutzen sollten

In der Industrie gibt es heutzutage viele Unternehmen, die immer noch mit traditionellen Produktionsmethoden arbeiten. Die sogenannte vierte industrielle Revolution wird hingegen immer mehr zur Realität und bringt die Einführung neuer Methoden für die Entwicklung und Herstellung mit sich. Zu diesen innovativen Fortschritten der „Industrie 4.0“ gehören unter anderem Künstliche Intelligenz, virtuelle und erweiterte Realität, Big Data und 3D-Druck. Letzterer hat die Fertigungsprozesse in vielen Branchen erheblich beeinflusst und wird in den kommenden Jahren voraussichtlich noch weiter zunehmen. Damit diese Unternehmen nicht ins Hintertreffen geraten und den Sprung zu neuen Technologien und insbesondere zur additiven Fertigung schaffen können, stellen wir Ihnen heute ein neues redaktionelles Format vor. In diesem Artikel haben wir nicht weniger als 10 gute Gründe aufgelistet, warum ein Anwender oder ein Unternehmen den Einsatz von 3D-Druck in seinem Unternehmen in Betracht ziehen sollte.

#1: Verringerung von Abfall

Die additive Fertigung basiert, wie der Name schon sagt, auf einem Verfahren, bei dem Teile in einer Folge von Schichten hergestellt werden, wobei nur das benötigte Material verwendet wird. Im Gegensatz zu subtraktiven Fertigungsverfahren, bei denen viel Rohmaterial verschwendet wird, zeichnet sich der 3D-Druck durch eine deutliche Minimierung des Abfalls aus. Dies wiederum ist ein Vorteil für die Umwelt, da kein Material unnötig weggeworfen wird. Bei pulverbettbasierten Verfahren, bei denen nicht das gesamte Material benötigt wird, kann es sogar für künftige Drucke wiederverwendet werden, sofern es mit neuem Pulver gemischt wird (je nach Technologie ist die Recyclingrate höher oder niedriger). Kunststoffe wiederum können oft zu 3D-druckfähigen Filamenten oder Pellets recycelt werden, um neue Teile herzustellen.

Der 3D-Druck zeichnet sich dadurch aus, dass nur das für die Herstellung der Teile benötigte Material verwendet wird.

#2: Vielfalt an Technologien und Materialien

Die Welt der additiven Fertigung ist wirklich breit gefächert, was die Anzahl der kompatiblen Technologien und Materialien angeht. Es gibt 7 verschiedene Familien von 3D-Drucktechnologien, die mehrere unterschiedliche Methoden umfassen. Von Extrusionsverfahren über Harz bis hin zu Pulverbett- oder Spritzgusssystemen. Im Gegenzug gibt es eine breite Palette von Materialien, die mit diesen Technologien kompatibel sind. Die gängigsten sind unter anderem Polymere, Metalle und Keramiken. Die Vielseitigkeit des 3D-Drucks macht es jedoch möglich, Strukturen aus wirklich erstaunlichen Materialien wie Beton, Lebensmitteln, Holz oder sogar Stammzellen zu schaffen.

#3: Flexibles Design

Ein weiterer Grund für den Einsatz des 3D-Drucks ist seine Flexibilität. Mit diesem Verfahren können wir Teile mit komplexen Formen herstellen, die mit anderen Produktionssystemen nicht denkbar wären. Bei einigen Technologien ist dies durch den Einsatz von Druckträgern möglich. Bei anderen Systemen, z. B. solchen, die auf einem Pulverbett basieren, wird das Pulvermaterial selbst als Substrat verwendet. In diesem Zusammenhang entsteht das so genannte „Design for Additive Manufacturing“ (DfAM), das sich auf die Fähigkeit bezieht, digitale Modelle für den anschließenden 3D-Druck zu entwerfen und zu erstellen. All diese Faktoren begünstigen die Erstellung komplexer Konstruktionen, teilweise sogar mit inneren Hohlräumen, in einem einzigen Prozess, ohne dass eine Montage erforderlich ist.

#4: Personalisierung

Im Zusammenhang mit dem vorhergehenden Punkt zeichnet sich die additive Fertigung dadurch aus, dass sie eine Vielzahl von Anpassungsmöglichkeiten bietet, einschließlich der Massenanpassung. Da es sich um eine sehr vielseitige Technologie handelt, können Nutzer Standarddesigns oder -modelle nach ihrem Geschmack anpassen. Ein Sektor, der in hohem Maße von diesem Aspekt profitiert, sind Konsumgüter, bei denen der Verbraucher an der Gestaltung des endgültigen Objekts nach seinen Vorlieben beteiligt ist. Dies ist auch im medizinischen Bereich wichtig, wo der 3D-Druck immer häufiger zum Einsatz kommt, sei es bei der Herstellung von Arzneimitteln oder von maßgeschneiderten medizinischen Geräten. Auf diese Weise können wir Lösungen schaffen, die auf die Bedürfnisse jedes einzelnen Patienten zugeschnitten sind.

Individualisierung ist ein weiterer Grund für den Einsatz des 3D-Drucks. (Bild: Invent Medical)

#5: Wirtschaftlichkeit

Wenn es um die Investition in einen 3D-Drucker geht, konzentrieren sich viele Unternehmen in erster Linie auf die damit verbundenen Kosten, die Rentabilität und den ROI (Return on Investment, Kapitalrendite). Man muss nur eine Reihe von Kostenberechnungen durchführen, um herauszufinden, wie viel man durch die Investition in einen 3D-Drucker sparen kann. Ebenso können wir berechnen, nach wie vielen Teile und wie viel Zeit  sich die Anfangsinvestition rentiert hat. Wenn Sie hingegen nur ein einziges Modell, z. B. ein Ersatzteil, herstellen müssen, ist der 3D-Druck über einen Service-Dienstleister ebenfalls eine kostengünstige Option. Wenn Sie diese Dienstleistung auslagern, zahlen Sie einen einmaligen Preis für das Teil, der normalerweise nicht sehr hoch ist. Daher ist der 3D-Druck für das Prototyping und die Kleinserienfertigung sehr attraktiv.

#6: Schnelle Produktion

Der 3D-Druck selbst ist zwar nicht das schnellste Fertigungsverfahren, aber er verkürzt die Produktionszeiten insgesamt erheblich. Die Geschwindigkeit des Verfahrens selbst hängt von vielen Faktoren ab, z. B. von der verwendeten Technologie, der erforderlichen Nachbearbeitung, den festgelegten Parametern oder der Komplexität des Entwurfs. Dennoch handelt es sich um eine Methode, die eine lokale und zentralisierte Fertigung begünstigt, sodass die Teile nicht an einem anderen Ort hergestellt und dann verschickt werden müssen. Dies führt zu einer Verkürzung der Zeitspanne zwischen dem Entwurf des Teils und dem Zeitpunkt, zu dem der Benutzer es erhält.

#7: Starke und leichte Teile

Einige für den 3D-Druck geeignete Materialien ermöglichen die Herstellung fortschrittlicher Teile für die anspruchsvollsten Branchen. Wenn sie zusätzlich mit Fasern verstärkt werden, kann eine wesentlich höhere Festigkeit und Zähigkeit erreicht werden. In Verbindung mit topologischer Optimierung oder generativen Designwerkzeugen kann dies zu einem geringeren Gewicht führen, ohne die Eigenschaften des Modells zu beeinträchtigen. Dank dieser Programme ist es möglich, die wichtigsten Bereiche eines Modells zu identifizieren und alle Bereiche zu reduzieren, die seine Grundstruktur nicht beeinflussen. Auf diese Weise werden die mechanischen Eigenschaften des Teils beibehalten, aber mit weniger Material.

Viele 3D-Druckmaterialien bieten ein gutes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht. Auch der Einsatz von Designtools kann diesen Aspekt verstärken.

#8: Einstiegspreis / Zugänglichkeit

Die oben erwähnte Bandbreite an verschiedenen Technologien bedeutet, dass der Einstiegspreis sehr unterschiedlich ist. Es liegt auf der Hand, dass fortschrittlichere professionelle Fertigungssysteme sowie die Verwendung von Materialien wie Metallen oder Hochleistungspolymeren in der Regel einen sehr hohen Preis haben. Für diejenigen, die neu in die Technologie einsteigen, muss der Preis jedoch kein Hindernis sein. FDM– und Harz-3D-Drucker sind heute für weniger als 200 € erhältlich, und dieser Preis kann sogar noch niedriger sein, wenn das Gerät in einem Bausatz geliefert wird und der Benutzer es selbst zusammenbauen muss. Für diejenigen, die noch nicht bereit sind, in ein eigenes Gerät zu investieren und die Vorteile der additiven Fertigung nutzen möchten, gibt es zahlreiche 3D-Druckdienstleister.

#9: Prototyping / Iterationen

Obwohl sie heute zur Herstellung von Endteilen eingesetzt wird, muss man wissen, dass die additive Fertigung zunächst vor allem für die schnelle Herstellung von Prototypen verwendet wurde. Es handelt sich dabei um eine Methode, mit der sich die Vorlaufzeiten durch die Herstellung von Prototypen im eigenen Haus verkürzen lassen. Darüber hinaus ermöglicht sie es, mehrere Iterationen desselben Teils zu entwerfen, um das richtige Design, die richtige Funktionalität usw. zu finden. Dies ist ein besonders wichtiger Punkt in der Phase der Produktentwicklung.

#10: 3D-Druck auf Nachfrage

Wie bereits erwähnt, kann der Zugang zu dieser Technologie durch den Kauf einer Maschine oder durch einen 3D-Druckservice erfolgen. In beiden Fällen ist die on-demand-Fertigung ein wichtiger Punkt, der hervorzuheben ist, da sie es den Nutzern ermöglicht, nur die Teile oder Modelle zu erhalten, die sie benötigen. Der 3D-Druck auf Bestellung senkt nicht nur die Kosten, sondern ermöglicht es den Nutzern auch, Teile mit einer großen Vielfalt an Technologien und Materialien für Kleinserien zu erhalten. Dies wiederum begünstigt die lokale Fertigung, verkürzt die Vorlaufzeiten und fördert ein nachhaltigeres Produktionsmodell.

Bild: Fiverr

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