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3D-Druck & additive Fertigung: Die neu gedruckte Revolution

3D-Druck ist eine Gegenwart gewordene Zukunftsvision – Wie kann die Schlüsseltechnologie Geschäftsmodelle revolutionieren?
190823 FINTROPOLIS Artikel Querformat Additive Fertigung Retina © Photo by ZMorph Multitool 3D Printer on Unsplash
23.08.2019

Möbel, Häuser oder sogar Stahlbrücken einfach mal drucken lassen? Was immer noch nach Science-Fiction klingt, ist mithilfe von 3D-Druckern längst kein Problem mehr. Im Gegenteil, die sogenannte additive Fertigung hat sich zur Schlüsseltechnologie entwickelt: Sie hat das Potenzial, industrielle Prozesse und Geschäftsmodelle zu revolutionieren.

Was aber ist so besonders am Verfahren der additiven Fertigung (additiv: schichtweise aneinandergereiht)? Erstmals ist es möglich, hochindividualisierte Gegenstände in Kleinstauflagen anzufertigen, ohne dass die finanziellen Aufwände dabei explodieren. Ein seltenes Ersatzteil für eine Maschine etwa kann schnell und unkompliziert im 3D-Drucker hergestellt werden, sodass hohe Kosten, lange Transportwege sowie Wartezeiten entfallen. Damit trifft der 3D-Druck den Zeitgeist, weil er zur Regionalisierung beiträgt. Statt Bauteile oder Werkzeuge einkaufen zu müssen, können sie bequem vor Ort gefertigt werden. Zudem werden Ressourcen geschont, da Gegenstände auch in geringen Stückzahlen – man spricht von der „Losgröße 1“ – gedruckt werden können. Ein weiterer Pluspunkt: Der 3D-Drucker ist nicht auf die Fertigung eines bestimmten Bauteils festgelegt, sondern kann für viele verschiedene Produkte genutzt werden. Dafür müssen lediglich neue Konstruktionspläne einprogrammiert werden.

Wie funktioniert der 3D-Druck?

Zunächst gibt es nicht den einen 3D-Druck, sondern der Begriff umfasst viele verschiedene Methoden der Fertigungsart, die teils unterschiedlich und jeweils nur mit bestimmten Materialien funktionieren. Allen gemeinsam ist aber, dass sie aus einem digitalen Druck-Modell physische Objekte produzieren, indem sie Material Schicht für Schicht drucken. Das bekannteste Verfahren, die Schmelzschichtung oder Extrusion, basiert auf Fused Deposition Modelling (FDM). Leichte Bedienbarkeit und überschaubare Anschaffungskosten machen die Technik auch für Privatanwender attraktiv. In der Lebensmittelindustrie verarbeitet man aber auch Schokolade oder Kartoffelpüree mittels FDM.

FINTROPOLIS Bild02 Hochkant Additive Fertigung Retina Im 3D-Drucker wird das Filament auf der Arbeitsplatte aufgetragen. © Photo by Ines Álvarez Fdez on Unsplash

Auch bei Unternehmen der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie sowie bei Architekten und Medizinern findet die Technik Anwendung. Sie nutzen das Verfahren zur Herstellung von Modellen oder Prototypen.

Günstig, leicht, leistungsstark

Der weltweit bislang größte 3D-Drucker „Stargate“ des kalifornischen Unternehmens Relativity Space fertigt Triebwerke und Bauteile für Raketen an. Die Technik dahinter: Selektives Lasersintern. Hier entsteht aus Aluminium und anderen Metalllegierungen so innerhalb von 60 Tagen ein komplettes Triebwerk. Normalerweise bestehen solche komplexen Konstruktionen aus zahlreichen Einzelteilen. Der 3D-Druck reduziert die Zahl aber auf ein einziges fertiges Produkt, das nicht nur billiger, sondern auch leichter und leistungsstärker sein soll, wie Andy Kieatiwong, CEO bei Additive Rocket Corporation (ARC), „Heise Online“ erklärte.

Auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat bereits ein Raketentriebwerk getestet, das aus dem 3D-Drucker stammt.

3D-Drucker im Einsatz

Mittlerweile sind 78 Prozent der Firmen vom 3D-Druck überzeugt, wie eine Umfrage des Digitalverbands Bitkom ergab. Dementsprechend setzen immer mehr deutsche Industrieunternehmen auf die Möglichkeit, Ersatzteile, Werkzeuge oder Prototypen mit dem 3D-Drucker fertigen zu können. „Die deutsche Industrie hat das große Potenzial der 3D-Drucktechnologie erkannt“, sagt Bitkom-Präsident Achim Berg mit Blick auf die Zahlen: Nutzten 2016 erst 20 Prozent die Technologie, waren es zwei Jahre später bereits 28 Prozent. Mittlerweile hat schon ein Drittel der Unternehmen (32 Prozent) 3D-Drucker im Einsatz.

Diese Vorteile machen sich Unternehmen zunutze: Das Logistikunternehmen UPS hat sich mit Fast Radius zusammengetan, die Lösungen zur additiven Fertigung anbieten. Gemeinsam arbeiten sie daran, Lagerkosten zu senken sowie die Produktion und das Supply Chain Management zu optimieren. UPS setzt über 1.000 3D-Drucker ein, um für Kunden auf Abruf Prototypen und Produktteile herstellen zu können.

FINTROPOLIS Bild03 Vollformat Addaptive Fertigung Retina © Photo by NeONBRAND on Unsplash

Mit Bio-Tinte zur neuen Niere

Jenseits der Industrie setzt auch die Medizin auf 3D-Druck. Sogenanntes Bioprinting macht es möglich, nicht nur Implantate, sondern sogar Haare, Knochen und Organe zu drucken. In der Zahnheilkunde werden Gerüste für Kronen, Brücken und auch Prothesenbasen bereits additiv gefertigt. 3D-gedruckte Implantate aus Titan sind länger haltbar und können individuell auf den Patienten angepasst werden, dadurch werden sie vom Körper meist sehr gut angenommen.

Bei Knochenbrüchen oder Verbrennungen könnten dann Implantate aus körpereigenem Material, sogenannter Bio-Tinte, gedruckt werden. Abstoßreaktionen wären dann Geschichte. Israelische Forscher haben jüngst ein Miniherz aus menschlichem Gewebe gedruckt. Blutgefäße, Gewebe, Kammern – das etwa kirschgroße Herz unterscheidet sich im Aufbau nicht vom echten Organ, dennoch kann es nicht schlagen, da die Zellen bislang nicht synchron kontrahieren können. Bis Patienten also nicht mehr auf Spenderherzen angewiesen sind, wird es noch dauern. In den USA konnte Forscher Anthony Atala aber schon einen ersten Erfolg verzeichnen: Seine Nieren aus dem 3D-Drucker hatte er Ratten eingesetzt. Sie funktionierten.

Potenzial für Banken

Für Banken tun sich hier ebenfalls verschiedene Geschäftsmodelle auf: Erstens kann die Bank die Funktion des Beraters übernehmen. Denn vielen Firmen ist noch nicht klar, wie sie die neue Technologie effizient einsetzen können. Sie benötigen professionelle Beratung und zudem passende Finanzierungsmodelle. Banken können diese Lücke besetzen und sich als kompetenter Partner positionieren.

Zweitens können Banken die Vernetzung fördern. Wer in Dialog mit Kunden und Verbänden tritt, kann nicht nur einschätzen, wie sich der Trend entwickelt, sondern auch Kooperationen ermöglichen und neue Netzwerke aufbauen. Drittens können Banken in die Rolle des Förderers schlüpfen und Unternehmen etwa beim Aufbau einer 3D-Druck-Genossenschaft unterstützen.

23.08.2019