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25.04.2016

12:16 Uhr

3D-Druck

Fertigung in Eigenregie

VonManuel Heckel

Der 3D-Druck bewährt sich im Industrie-Einsatz. Das verändert ganze Wertschöpfungsketten. Wie die neue Technologie die Produktion revolutioniert - und welche Hürden sie vorher noch nehmen muss.

Auch deutsche Industrieunternehmen denken über den Einsatz von 3D-Druckern nach. dpa

Produkte aus dem Drucker

Auch deutsche Industrieunternehmen denken über den Einsatz von 3D-Druckern nach.

KölnHier ein Mantelhaken im Intercity, dort ein Klemmenkasten unter dem Motorblock einer Lokomotive: Stück für Stück fahren in den Zügen der Deutschen Bahn Teile mit, die als Einzelanfertigung im sogenannten 3D-Druck entstanden sind. Seit vergangenem November beschäftigt sich der Konzern mit dem Verfahren - und hat es schon bei 200 verschiedenen Werkstücken genutzt. „Unser Ziel ist es aktuell vor allem, Ersatzteile zu drucken, an die wir sonst kaum rankommen“, sagt Stefanie Brickwede, die das Netzwerk 3D-Druck innerhalb des Konzerns koordiniert.

Der Weg zur Industrie 4.0

1. Industrielle Revolution

Alles begann mit der Dampfmaschine. Sie gab der Industrialisierung den entscheidenden Schub. In den Fabriken war man plötzlich weniger abhängig von menschlicher Muskelkraft. Mechanische Produktionsanlagen fertigten Waren schneller und in größerer Stückzahl als bisher. Als Stichtag gilt der erste mechanische Webstuhl in einer Fabrik im Jahr 1784.

2. Industrielle Revolution

Auf diese erste industrielle Revolution folgten weitere Entwicklungssprünge, jeder ausgelöst durch technologische Fortschritte. So ermöglichte die elektrische Energie Anfang des 20. Jahrhunderts die arbeitsteilige Massenproduktion. Im Jahr 1870 liefen die ersten Fließbänder in den Schlachthöfen von Cincinnati an.

3. Industrielle Revolution

Zu Beginn der 1970er-Jahre zogen Elektronik und Informationstechnologien in die Fabriken ein und sorgten für eine Automatisierung der Produktionsprozesse. Maschinen übernahmen Arbeitsschritte, die zuvor per Hand erledigt worden waren. In dieser dritten Phase des Industrialisierungsprozesses befinden wir uns auch heute noch – und stehen an der Schwelle zur Industrie 4.0.

4. Industrielle Revolution

Die sogenannte Industrie 4.0 steht noch ganz am Anfang und besteht bisher vor allem aus Visionen. Angestoßen wird diese vierte Stufe der industriellen Revolution wieder durch technologischen Fortschritt: Die gesamte Produktionslogik wandelt sich, in der Industrie 4.0 verschmelzen die physikalische und virtuelle Welt. Am Ende steht die vernetzte Fabrik und eine zunehmend autonome Produktions- und Logistikkette, mit Maschinen, Geräten und Produkten, die scheinbar selbstständig arbeiten.

Das Engagement der Bahn unterstreicht: Additive Fertigungsverfahren kommen in der Praxis an. Lange Zeit wurden diese Methoden überwiegend für detailgetreue Prototypen eingesetzt. Jetzt bewährt sich der 3D-Druck auch im Rapid Manufacturing, also der schnellen Produktion von Teilen. „Es gibt ein enormes Interesse an dieser neuen Art zu fertigen“, sagt Stephan Kühr, Geschäftsführer der 3D-Druck-Plattform 3yourmind.

Mittelfristig könnten sich dadurch ganze Wertschöpfungsketten verändern - wenn etwa Ersatzteile nicht mehr vorproduziert werden, sondern bei Bedarf buchstäblich per Knopfdruck vor Ort entstehen. Insbesondere bei Zulieferern steigt der Druck daher gewaltig. Das zeigt eine Studie der Marktforscher von Gartner, die rund 250 weltweit tätige Zulieferer befragt haben. Ein Viertel von ihnen hat additive Fertigungsverfahren im Einsatz oder erprobt sie. Weitere 39 Prozent wollen das Verfahren in den nächsten zwei Jahren anwenden.

Das Internet der Dinge

Alltägliche Objekte im Netz

Das Internet ist bekannt als Infrastruktur, über die Menschen Daten austauschen – ob mit dem PC, Laptop oder Smartphone. Es geht also letztlich um Computer, die miteinander kommunizieren. Doch heutzutage lassen sich immer mehr Objekte vernetzen: Heizung und Haustür, T-Shirt und Brille, Auto und Heizung.

Eine Sache, viele Begriffe

Den Begriff „Internet der Dinge“ prägten Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston Ende der 90er Jahre. Es kursieren aber viele Begriffe. „Industrial Internet“ betont die wirtschaftliche Bedeutung, „Machine to Machine“ (abgekürzt M2M) beschreibt eher technisch, dass Geräte autonom Daten austauschen.

Einsatz in der Wirtschaft

Bislang ist das Internet der Dinge vor allem eine Sache der Wirtschaft: Logistikunternehmen verfolgen beispielsweise den Weg von Lieferungen. Technologie-Hersteller bringen aber zunehmend auch Produkte für Verbraucher auf den Markt, etwa Heizungssteuerungen.

Mini-Computer und Funkantenne

Vernetzte Objekte benötigen eine Art Mini-Computer und eine Funkantenne, außerdem Sensoren – im Fall einer Heizungssteuerung etwa, um die Temperatur zu messen. Diese Komponenten sind in den vergangenen Jahren so geworden, dass immer neue Einsatzgebiete in Frage kommen.

Sextillionen von Adressen

Damit vernetzte Objekte übers Internet gesteuert werden können, muss man sie eindeutig ansprechen können. Ein neuer Standard namens IPv6 soll dafür sorgen, dass auch im Zeitalter vernetzter Autos und Heizungen genügend IP-Adressen vorhanden sind – es sind 340 Sextillionen, also eine 340 mit 36 Nullen.

Markt mit Riesenpotenzial

Es ist schwierig, den Vernetzungstrend in Zahlen zu fassen, der Markt ist noch zu jung. Der Marktforscher Gartner wagt die Prognose, dass bis 2020 rund 26 Milliarden Geräte im Internet der Dinge sind – PCs, Tablets und Smartphones sind darin nicht eingeschlossen. Der Umsatz mit Produkten und Diensten werde auf mehr als 300 Milliarden Dollar wachsen. Noch optimistischer ist der Netzwerkausrüster Cisco, der bis dahin 50 Milliarden vernetzte Geräte erwartet.

Diskussion über Datenschutz

Der Siegeszug der vernetzten Geräte dürfte einige Diskussionen über den Datenschutz nach sich ziehen. Ein Beispiel: Darf eine Versicherung die Bewegungsdaten eines Autobesitzers auswerten, um den Tarif ans Fahrverhalten anzupassen? Oder darf die Polizei nach einem Unfall überprüfen, ob der Fahrer zu schnell war?

Noch wird um die beste Technologie gerungen. Je nach Verwendungszweck sind oft unterschiedliche Drucker notwendig - und noch kosten Geräte für den industriellen Einsatz schnell fünf- oder sechsstellige Summen. Spezialisierte Druckdienstleister bieten sich an für flexible Verfahrenstests. Die Unternehmensberater von Roland Berger prognostizieren, dass die direkten Kosten für den Druck in den kommenden Jahren etwa um ein Drittel sinken könnten. Auch die Deutsche Bahn lässt noch extern drucken. Zwar will man bald auch eigene Geräte anschaffen - die sollen aber im ersten Schritt dazu dienen, eigene Kompetenzen rund um das Thema aufzubauen.

Ob sich der 3D-Druck rechnet, ist stark vom Einzelfall abhängig. „Die Kosten sind bei großen Stückzahlen natürlich höher als in der klassischen Fertigung“, sagt Kühr. „Es wird dann interessant, wenn es um individualisierte Einzelteile geht.“

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