Gastkommentar : Flexible Produktion und ortsunabhängige Digital Factory mithilfe von 3D-Druck

Ein gestörter Materialfluss kann weitreichende Folgen haben und schlimmstenfalls die Handlungsunfähigkeit eines Unternehmens bedeuten. Um auf solche Szenarien in der Produktion vorbereitet zu sein, ist die digitale Transformation für die Fertigungsbranche bereits eine große Stütze. Auch der 3D-Druck hat innerhalb der Industrie das Potenzial, die Art der Produktion grundlegend zu verändern.

Kaum eine Branche hat in den letzten Jahrzehnten so große Veränderungen durchlebt wie die Industrie. Am laufenden Band haben neue Technologien zahlreiche Möglichkeiten sowie Chancen eröffnet und den Fertigungssektor zweifellos revolutioniert. Damit gehen kontinuierlich steigende Anforderungen einher – denn ein Anspruch ist gleichbleibend: In unsicheren Zeiten muss die Industrie flexibel und in der Lage sein, einen fortlaufenden Materialfluss sicherzustellen.

Moderne 3D-Druck-Technologien bieten in der Produktion eine sichere Konstante. Denn 3D-Drucker eignen sich nicht nur zur Herstellung von Einzelstücken für Hobby-Bastler oder Zahntechniker, sondern bieten vor allem produzierenden Unternehmen enorme Vorteile. So ist es beispielsweise durch die modulare Anordnung mehrerer 3D-Drucker möglich, eine Produktionsstraße mit einem digitalen Workflow zu schaffen. Hierfür werden mehrere 3D-Drucker zusammengeschlossen, sodass sie eine Kette bilden. Jeder 3D-Drucker innerhalb dieser Produktionskette bildet ein unabhängiges Modul.

Das ermöglicht Unternehmen eine effiziente und skalierbare Produktion vor Ort, in der jeder Drucker optimal ausgelastet ist. Hinzu kommt, dass die Produktion besonders flexibel ist, da sie ohne großen Aufwand variabel an eine wechselnde Nachfrage angepasst werden kann: Zu jeder Zeit können einzelne Drucker individuell hinzugefügt oder entfernt werden. Das bedeutet auch, dass für den Fall eines Defekts der ausgefallene Drucker aus der laufenden Produktion entfernt werden kann, ohne den gesamten Betrieb stillzulegen.

Diese verringerten Ausfallzeiten erzielen gerade für mittelständische Unternehmen einen großen wirtschaftlichen Vorteil. So verkürzen sich Wartezeiten für Reparaturen und längere Ausfälle innerhalb der Produktion werden vermieden. Das spart nicht nur beträchtliche Kosten, Unternehmen gewinnen außerdem an Unabhängigkeit: Auch das Drucken kleinerer Stückzahlen ist ohne großen Mehraufwand möglich, sodass Hersteller nicht mehr an die Mindeststückzahl externer Dienstleister gebunden sind.

Durch den modularen Aufbau der Produktionsstraße ist das parallele Drucken mit unterschiedlichen Materialien möglich. Zu unterscheiden sind beispielsweise spezielle Kunstharze, die zum Bau von Prototypen verwendet werden oder besonders widerstandsfähige oder temperaturbeständige Materialien und flexible oder elastische Kunstharze.

Produktionsstraßen aus 3D-Druckern werden an vielen Stellen bereits angewendet: So haben Ingenieurinnen und Ingenieure des Advanced Manufacturing Research Centers (AMRC) der Universität Sheffield mithilfe von 3D-Druckern innerhalb von nur zwei Tagen 500 spezifische Bohrkappen für ein Projekt von Airbus hergestellt. Weitere Unternehmen, die sich auf eine Produktionsstraße aus 3D-Druckern verlassen, sind VW, hier werden 3D-gedruckte Radkappen verarbeitet, und Möbelhersteller Ashley Furniture, wo Führungsstifte direkt vor Ort gedruckt werden.

Eine weitere Möglichkeit, die sich durch den 3D-Druck eröffnet, ist die Produktion von Prototypen innerhalb der eigenen vier Wände. Mittlerweile gibt es sogenannte Desktop-3D-Drucker, zum Beispiel von Formlabs, deren Standfläche etwa so groß ist wie ein DIN A3 Blatt. Der Auf- und Abbau und die Bedienung sind dementsprechend sehr einfach und es gibt ein breit gefächertes Angebot verschiedener Materialien.

Während sich konventionelle Werkzeuge und Maschinen für die Erstellung und Fertigung von Prototypen meist nur schwer bis gar nicht zum Transport eignen, lassen sich kompakte Desktop-3D-Drucker problemlos an einen anderen Standort bringen. Zudem haben sie keine besonderen Anforderungen an ihre Umgebung: Sie eignen sich auch für die Heimproduktion und ermöglichen so – gerade in herausfordernden Zeiten wie diesen – eine sehr flexible Produktion.

Weiterhin ist es möglich, 3D-Drucker des gleichen Modells auch über Standorte hinweg miteinander zu vernetzen: Es gibt bereits ausgewählte 3D-Desktopdruckermodelle, die über eine Ferndruckfunktion verfügen und somit nicht nur innerhalb eines lokalen Netzwerks, sondern von beliebigen Orten aus per Software bedient werden können. Dank einer remote geregelten Berechtigung zur Verwaltung ist es so möglich, als Team von unterschiedlichen Standorten aus zu arbeiten.

So sind Mitarbeiter:innen durch die Verwendung der gleichen 3D-Drucker und Materialien dazu in der Lage, von ihrem jeweiligen Arbeits- oder Wohnzimmer aus Teile nahtlos auf verschiedenen Maschinen zu iterieren und zu produzieren. Die Herstellung ist dabei gänzlich skalierbar und kann durch die Ergänzung weiterer Drucker individuell an den jeweils erforderlichen Maßstab angepasst werden.

In den meisten Fällen wird lediglich eine Person benötigt, die den 3D-Drucker oder die 3D-Druckerflotte manuell vor Ort aus dem Netzwerk heraus bedient, die fertig produzierten Teile aus den Geräten herausholt und nachbearbeitet. Der Personalaufwand ist somit deutlich geringer als bei anderen Produktionsverfahren, die ein ganzes Team zur Bedienung erfordern.