Die Vorteile des 3D-Drucks gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren in der Industrie
Die additiven Fertigungsverfahren – zu denen auch der 3D-Druck zählt – werden immer wichtiger für die Industrie. Manche dieser Technologien wurden schon vor 30 Jahren entwickelt und ab dann kontinuierlich weiter verbessert. Wegen ihrer Potentiale und Vorteile rücken sie immer mehr in den Aufmerksamkeitsfokus von verschiedensten Branchen und Unternehmen.
Verkürzung oder Wegfall von Prozessschritten
Der wohl bekannteste Vorteil der additiven Fertigungsverfahren ist die Verkürzung der Fertigungszeit. Es macht fast keinen Unterschied, ob es sich um Werkstücke mit komplexen Geometrien oder um einfache Teile handelt, oft ist nur die Größe des Objektes wichtig, um die richtige Fertigungsart auszuwählen.
Traditionelle Verfahren wie der Spritzguss haben viel längere Vorlaufzeiten. Erst muss eine Spritzgussform konstruiert und gefertigt werden. Die Produktionszeit pro Bauteil ist zwar deutlich geringer als im 3D-Druck, der Weg dahin jedoch aufwendiger.
Design- und Fertigungsprozesse, die sich noch vor einigen Jahren über Wochen erschreckt haben, können mithilfe des 3D-Drucks in wenigen Stunden ablaufen. Einige Prozessschritte werden verkürzt, andere gar nicht mehr benötigt. Die Herstellung von (Guss-)Formen sowie Werkzeugen entfällt. Auch kurzfristige Korrekturen und Änderungen können problemlos durchgeführt werden. So findet eine Risikoreduzierung bei der Produktion statt. Das Produkt kann, ohne eine Fehlproduktion zu riskieren, perfektioniert werden. Das verbessert die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens – die Konkurrenz schläft nicht.
Die schnelle Prototypenherstellung hat eine Reduzierung der Produkteinführungszeit zur Folge. Das ist vor allem bei neuen Produkten wichtig ist, die nicht urheberrechtlich geschützt werden können. Außerdem stellt die Herstellung von Prototypen in der eigenen Niederlassung sicher, dass die Vertraulichkeit gewahrt wird. Prototypenentwürfe verlassen das Firmengelände nicht und das geistige Eigentum des Unternehmens wird geschützt.
Geringe Entwicklungs- und Herstellungskosten
Die Reduzierung der Produktionszeit verringert auch die Entwicklungs- und Herstellungskosten enorm. Additive Fertigungsverfahren sind besonders attraktiv, weil sie sich im Vergleich zu anderen Methoden als sehr kostengünstig erwiesen haben. Zur Produktion von Werkstücken müssen weder Werkzeuge (z. B. für Spritzguss) gefertigt werden noch Programme (z. B. für CNC) erstellt werden, allein die CAD-Datei des Werkstücks ist ausreichend, um es herzustellen. Werkzeuge können auch direkt 3D-gedruckt werden, was zusätzliche Einsparungen zur Folge hat.
Weitere Kosteneinsparungen durch weniger Maschinen-, Material- und Lohnkosten sind möglich, da es – anders als bei der traditionellen Fertigung – nicht nötig ist, dass viele verschiedene Personen viele verschiedene Maschinen bedienen. Die Arbeitskosten sinken, da keine qualifizierten Maschinenführer oder Bediener in den Fertigungsprozess einbezogen werden müssen.
Nachhaltige Entwicklung dank 3D-Druck
Auch die Nachhaltigkeit gewinnt immer mehr an Bedeutung. Bei der Herstellung von Objekten durch 3D-Druckverfahren fällt weniger Abfall an als bei den herkömmlichen Verfahren. Oft ist der Materialverbrauch sowieso geringer, da fast das gesamte nicht verwendete Material wiederverwertet und für neue 3D-Drucke genutzt werden kann. 3D-Druck ermöglicht die Fertigung On-Demand, wodurch eine Lagerhaltung nicht zwingend notwendig ist. So werden Transportwege gespart und Ressourcen geschont.
Individuelle Produkte erwünscht
Die Produkte in der Massenfertigung zeichnen sich durch ihre Uniformität aus, da sie z. B. alle mit derselben Form gegossen werden. Allerdings werden in der Medizin und besonders bei Dentalanwendungen individuelle, maßgeschneiderte Produkte benötigt. Die additiven Fertigungsverfahren sind in diesem Bereich eine Alternative. Auch bei der Herstellung von Schmuck und Kleidung kommt mittlerweile 3D-Druck zum Einsatz, da er perfekt für die Anfertigung von Unikaten geeignet ist.
Dabei haben Konstrukteure ungeahnte Designfreiheiten. Je nach Verfahren können sehr komplexe Geometrien hergestellt werden. Es gibt fast keine Einschränkungen bei der Formgebung von Objekten. Hinterschneidungen, Hohlräume, Löcher, die die Richtung ändern, große Überhänge – alles ist möglich. So bieten sich unendlich viele Möglichkeiten.
Es ist also offensichtlich, dass der 3D-Druck eine Vielzahl von Vorteilen bietet. Additive Fertigungsverfahren machen es Unternehmen möglich, kleine, komplizierte Formen zu einem sehr geringen Preis und in kürzester Zeit herzustellen und bieten so ein höheres Maß an Flexibilität in der Produktion. Die Innovationskraft eines Unternehmens wird so ungemein gesteigert. Der 3D-Druck kann die etablierten Technologien zwar nicht gänzlich ersetzen, dennoch bietet er eine Vielfalt an Vorteilen und erhält dadurch seine Daseinsberechtigung.