Die Zukunft der additiven Fertigung

19. Oktober 2022 | Lesedauer: 5 min

Das verarbeitende Gewerbe war schon immer eine Branche, die von Innovation und technologischer Entwicklung geprägt ist. Erfahren Sie, wie sich das verarbeitende Gewerbe entwickelt hat und was in Zukunft zu erwarten ist, damit Sie sich auf das vorbereiten können, was kommen wird.
 

Eine kurze Geschichte und die neuesten Trends

Die Fertigungsindustrie erlebt derzeit eine neue Welle der Entwicklung. In dem Maße, wie sich der technologische Fortschritt beschleunigt hat, hat sich auch die Einführung von Innovationen in vielen verschiedenen Bereichen beschleunigt, und das verarbeitende Gewerbe ist keine Ausnahme. Die treibenden Kräfte hinter diesen Fortschritten sind vielfältig - von Effizienz und Kosteneffizienz bis hin zu ökologischen und soziologischen Aspekten. Um die neuesten Trends in der Fertigung in den Griff zu bekommen und sich auf die Zukunft vorzubereiten, ist es wichtig, die Beweggründe und den Weg dorthin zu verstehen.

In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die Entwicklung der Fertigungsindustrie - Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft - um Ihnen ein besseres Verständnis dafür zu vermitteln, was die Zukunft für die Hersteller bereithält, einschließlich der Frage, wo die additive Fertigung in diese Zukunft passt.
 

Wichtige Veränderungen, die die Branche geprägt haben

Seit der industriellen Revolution im 18. Jahrhundert hat die verarbeitende Industrie mehrere bedeutende Veränderungen und Iterationen durchlaufen, die zu dem innovativen Wachstum geführt haben, das wir heute im 21. Im Folgenden finden Sie eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten Veränderungen, die die Branche geprägt haben:

Die industrielle Revolution

Im Zuge der industriellen Revolution wurden Maschinen wie die Dampfmaschine, die Spinnmaschine und der Webstuhl in der Textilindustrie sowie der mit Koks befeuerte Ofen in der Eisenindustrie entwickelt und verfeinert. Die Aufregung und Innovation, die diese erfinderischen Zeiten mit sich brachten, leiteten den Übergang zur Massenproduktion ein, die Arbeitskräfte in den Fabriken erforderte, wo die Produktivität zum Hauptanliegen wurde.

Das Fließband

Ransom E. Olds patentierte das Fließband im Jahr 1901. Er konzentrierte sich auf die betriebliche Effizienz und nutzte die ihm zur Verfügung stehenden Ressourcen, um die Produktivität um 500 Prozent zu steigern. Kurze Zeit später fand Henry Ford weitere Möglichkeiten zur Verbesserung des Fließbandmodells, indem er bewegliche Plattformen einführte und die Produktion auf ein einziges Produkt konzentrierte: das Modell T. Dadurch wurde nicht nur der Produktionsprozess effizienter, sondern es wurde auch die Verschwendung reduziert - zwei der wichtigsten Triebfedern für Innovationen in der Fertigung, die auch heute noch gelten.

Das vereinheitlichte Fließband

Buick setzte diese Philosophie der Effizienz fort, als es 1919 das einheitliche Fließband einführte, das für Schlagzeilen sorgte, da es in der Lage war, über 1.300 Autos pro Tag zu produzieren. Die Qualitätsstandards wurden beibehalten und gleichzeitig die Kosten erheblich gesenkt, indem ein System von ausgeklügelten und kompliziert gestalteten Förderbändern in einer einzigen Linie geschaffen wurde.

Schlanke Produktion

Toyota entwickelte in den 1940er Jahren die Methode der schlanken Produktion, die sich auf die Identifizierung und Beseitigung von Verschwendung konzentrierte, um den Produktionsfluss zu verbessern. In den 1970er Jahren wurde das Lean-Manufacturing-Modell von Unternehmen auf der ganzen Welt übernommen, und eine Vielzahl von Branchen - von der Elektronik über die Luft- und Raumfahrt bis hin zum Gesundheitswesen, dem Baugewerbe und der Lebensmittelindustrie - nutzen es auch heute noch als Grundlage für moderne Fertigungsstrategien.

Robotik

Der jüngste Trend, der sich massiv auf die Fertigungsindustrie auswirkt, ist die Automatisierung vieler Prozesse mit Hilfe der Robotik. Im Laufe des 20. und 21. Jahrhunderts wurde die Robotik nach und nach auf immer mehr Arten in die Fertigungsprozesse integriert. Automatisierte Software wurde eingesetzt, um Planung, Kommunikation und Management in Fabriken zu optimieren, während Robotermaschinen selbst mit immer größeren Fähigkeiten zur Unterstützung von Fertigungsprozessen entwickelt wurden.

Die Robotik stellt für Unternehmen den größten Sprung weg von der traditionellen Fertigung dar. So sehr, dass die International Federation of Robotics berichtet, dass im Jahr 2020 weltweit 2,7 Millionen Roboter in Fabriken arbeiten werden - ein Anstieg von 12 Prozent im Vergleich zum vorangegangenen Jahr. Diese Entwicklung gipfelt nun im Zeitalter der intelligenten Fertigung.

Bei all diesen Produktionsentwicklungen stand das Prinzip der Leistungssteigerung im Mittelpunkt der Innovation. Es ist die ständige Entschlossenheit, über das Bisherige hinauszuwachsen, sich nicht einfach zurückzulehnen und den Status quo zu akzeptieren, die die Entwicklung solch aufregender Technologien vorangetrieben hat. Und das hat uns bis zum heutigen Tag geführt, wo wir immer noch in die Zukunft blicken, indem wir die Möglichkeiten von Technologien erforschen, die an vorderster Front die Zukunft gestalten, wie die additive Fertigung.
 

Die Zukunft der intelligenten Fertigung

Es gibt viele Trends in der Weiterentwicklung der modernen Technologie, die die künftige Landschaft der intelligenten Fertigung prägen werden. Im Mittelpunkt dieser Entwicklungen steht der fortgesetzte und verstärkte Einsatz von Robotik und künstlicher Intelligenz (KI), die mit der Zeit immer präziser und vorausschauender wird, je mehr Daten sie aufnimmt. In Verbindung mit kollaborierenden Robotern (Cobots) tragen diese digitalen Technologien eindeutig zur Steigerung der Produktivität von Fertigungsprozessen bei. Eine Deloitte-Studie aus dem Jahr 2019 ergab, dass die ersten Anwender von Smart-Factory-Praktiken zwischen 2015 und 2018 einen Produktivitätszuwachs von 3,3 Prozent verzeichneten, wodurch die Kosten gesenkt und die Produktion gesteigert werden konnten, was sich positiv auf das Endergebnis auswirkte.

Laut Forbes gehört die additive Fertigung zu den zehn größten Zukunftstrends für die Industrie. Die Massenproduktion mithilfe des 3D-Drucks ist jedoch nicht nur eine konzeptionelle Idee für die Zukunft. Es ist etwas, das in der Fertigungsindustrie bereits heute umgesetzt wird. Da immer mehr Unternehmen diese sich entwickelnde Technologie übernehmen, wird sich ihr Fortschritt und ihre Entwicklung nur noch beschleunigen.

Der 3D-Druck ist nicht nur einer der Schlüsselbereiche für die Weiterentwicklung der industriellen Fertigung, sondern kann auch mit anderen Zukunftstrends zusammenarbeiten und diese verstärken. Einer der wichtigsten davon ist die Nachhaltigkeit. Die Nachfrage nach recycelbaren und wiederverwendbaren Produkten hat massiv zugenommen, was die Hersteller dazu veranlasst, nach Wegen zu suchen, um Abfälle zu reduzieren und gleichzeitig Produkte und Teile herzustellen, die effizient und effektiv sind.

Die additive Fertigung ist die wirkungsvollste Produktionsmethode, wenn es um Nachhaltigkeit geht. Mit der additiven Fertigung können Unternehmen Chargen eines Produkts oder Teils nur für den Bedarf herstellen und so den Überschuss, den Bedarf an Lagerhaltung und die Menge an verschwendeten Teilen reduzieren, während die Menge an Materialverschwendung deutlich geringer ist als bei traditionellen, subtraktiven Fertigungsverfahren.

Die digitale Simulation bei der Konstruktion von Produkten und Teilen ist keineswegs eine neue Methode für die Fertigung. Der überwiegende Teil der Produktentwicklung erfolgt heute virtuell, was es den Ingenieuren ermöglicht, die Grenzen der Schöpfung zu verschieben und Designs zu verwirklichen, die unter den Beschränkungen der traditionellen Fertigungsverfahren undenkbar gewesen wären. Die Methoden des digitalen Designs und der Entwicklung ergänzen den 3D-Druckprozess perfekt. Einfach ausgedrückt: Ein computergestütztes Design (CAD) weist einen 3D-Drucker an, ein präzises physisches Modell dieses Designs herzustellen.

Die additive Fertigung ist auch ein beliebtes Verfahren für das Prototyping, da sie weniger Abfall und Kosten verursacht. Sie ermöglicht es Unternehmen, während des Entwicklungsprozesses mehrere Versionen eines Produkts herzustellen und zu testen, und zwar zu deutlich niedrigeren Kosten als bei herkömmlichen Fertigungsmethoden. Aus diesem Grund wird der 3D-Druck als intelligente Fertigungsoption für experimentelle Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und New Space angesehen.

Die Zukunft der Arbeitsplätze im verarbeitenden Gewerbe

Die Automatisierung mag die Fertigungsindustrie verändern, aber sie hat die Zahl der Arbeitsplätze in diesem Bereich nicht verringert, sondern lediglich verändert - so die Erkenntnisse von Deloitte in den "2018 Global Human Capital Trends". Es wird vermutet, dass nicht weniger Arbeitskräfte in der Fertigung benötigt werden, sondern andere Arten von Arbeitskräften - solche mit speziellen Fähigkeiten in digitalen Technologien, die den Produktionsprozess moderner Fertigungsbetriebe unterstützen und vorantreiben können.

Auch hier ist die additive Fertigung ein gutes Beispiel dafür, wie qualifizierte Fachkräfte ihre Fähigkeiten in eine Branche einbringen können, die sich noch im Wachstum befindet. Ob es um die Konstruktion und die virtuelle Simulation der Produktion, die fortschrittliche Bedienung von Maschinen oder die Anwendung von Ingenieurwissen geht - in Bereichen wie dem 3D-Druck werden Arbeitskräfte mit einem breiten Spektrum an Fähigkeiten benötigt, um die erfolgreiche Herstellung von Teilen und Produkten zu ermöglichen.

Die Zukunft der Fertigung annehmen und vorbereiten

Die Fertigung ist ein Bereich, der sich ständig weiterentwickelt. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen die Hersteller mit den Veränderungen in der Branche Schritt halten, sich die neuesten digitalen Technologien zu eigen machen und eine höhere betriebliche Effizienz anstreben. Für viele Unternehmen bedeutet dies, dass sie Produktionsanlagen einführen müssen, die den modernsten Methoden der Massenproduktion entsprechen, und gleichzeitig die Belegschaft mit geschulten Technikern ausstatten müssen, die sich mit ihrer Arbeit auskennen. 

Eine effektive Möglichkeit, dies zu tun, ist die Aufrüstung der vorhandenen Ausrüstung. Die Aufrüstung von Anlagen für die Integration ist eine gute Möglichkeit, die Anfangskosten auszugleichen, denn sie bedeutet, dass Ihre Mitarbeiter weiterhin mit den ihnen vertrauten Maschinen arbeiten können und gleichzeitig die Möglichkeit haben, fortschrittliche Produktionstechniken in den Produktionsprozess zu integrieren.

Je mehr Sie sich jetzt auf die neuesten Trends wie Automatisierung, Robotik und 3D-Druck einlassen, desto einfacher wird es sein, mit der Branche Schritt zu halten, wenn diese Technologien in größerem Umfang verfügbar sind und in der Massenproduktion eingesetzt werden.

Der beste Weg, sich auf die Zukunft der Fertigung vorzubereiten, ist die Bereitschaft, sich auf die Entwicklung einzulassen, während sie stattfindet. Wer die neuesten Trends frühzeitig aufgreift, profitiert davon, dass er ihnen voraus ist. Warten Sie also nicht darauf, dass Sie zurückbleiben und aufholen müssen. Wenn Sie sich die fortschrittlichsten und spannendsten Technologien zu eigen machen, die heute entwickelt werden - wie die additive Fertigung -, sind Sie für die Zukunft der Fertigungsindustrie gut gerüstet.
 

Autor: Fabian Alefeld