Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

3D-Druck – Fakten und Prognosen

18.12.2015

Das Additive Manufacturing wird herkömmliche Herstellungsverfahren nicht ablösen – aber in der Nische wird es die Fertigung revolutionieren. Über einen Markt, der in den kommenden Jahren exponentiell wachsen wird.

Was Marktforscher sagen: 300% Wachstum in einer Dekade

Aus Anwendersicht lässt sich der Markt des Additive Manufacturing (AM) grundsätzlich in zwei Bereiche aufteilen: die mittlerweile auch für Privatkunden erschwinglichen Kunststoff-Drucker und professionelle Anlagen für die Industrie zum „Drucken“ mit Materialien aller Art, bis hin zu Keramiken und Metallen.

Analysten bezeichnen diesen Markt der additiven Herstellungsverfahren zwar derzeit noch als Nische, schreiben ihm 2012 jedoch bereits einen Wert von bis zu zwei Milliarden Euro zu. 20 Jahre hatte es gedauert, bis die Branche einen Marktwert von einer Milliarde erreicht hatte. Die zweite Milliarde war dann innerhalb von fünf Jahren geschafft. Jetzt gehen Analysten davon aus, dass in den kommenden zehn Jahren mindestens eine vierfache Steigerung möglich ist.

Vom Prototyp zur Serienfertigung

Bisher kommt das Additive Manufacturing vor allem beim Rapid Prototyping zum Einsatz: Prototypen für Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Maschinenbau sowie Medizin- und Zahntechnik werden Schicht für Schicht hergestellt. Allein in Deutschland sind nach Erhebungen der „Fraunhofer Allianz Generative Fertigung“ in diesem Dienstleistungsmarkt etwa 150 Unternehmen aktiv.

Obwohl die Analysten von Wohlers Associates davon ausgehen, dass der Rapid-Prototyping-Markt von 1,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2012 bis 2020 auf mehr als fünf Milliarden US-Dollar anwachsen wird, liegt die Zukunft ihrer Einschätzung zufolge an anderer Stelle: „Geld wird mit der Fertigung gemacht werden, nicht mit Prototypen“, prophezeit Tim Caffrey, Berater bei Wohlers.

Ähnlich schätzt es Bernhard Langefeld ein, Maschinenbau-Experte bei Roland Berger Strategy Consultants und einer der Autoren der Studie "Additive Manufacturing – A game changer for the industry?": Er sieht die Industrie bei der Produktion metallischer Strukturen durch AM bereits an der Schwelle zur Serienfertigung für ausgewählte Produkte in der Medizin- oder Luftfahrttechnik. Für Zahnkronen und Hüftgelenke beispielsweise ist die Fertigung durch Additive Manufacturing bereits Realität. Auf Basis der Daten des Scans werden passgenaue Implantate in Stückzahl "Eins" gefertigt. Siemens druckt inzwischen sogar Brennerspitzen aus Stahlpulver als Ersatzteile für Gasturbinen.

Effizienz der Anlagen steigt

Im Jahr 2013 klassifizierte die MIT Technology Review das Additive Manufacturing als eine der zehn bahnbrechenden Technologien des Jahres. Das Herstellungsverfahren ist auf die gesamte Branche gesehen aber noch zu teuer und dauert zu lang. Da bisher nur wenige Teile hergestellt werden können, macht aktuell allein die Maschine bis zu 50 Prozent der Kosten aus. Größter Treiber, um günstiger zu werden, sind der Roland-Berger-Studie zufolge schnellere Anlagen. „Die Hersteller erhöhen derzeit die Effizienz der Anlagen erheblich“, sagt Bernhard Langefeld. „Die neueste Generation arbeitet mit mehreren Lasern, größeren Bauräumen, automatischen Wechselsystemen und verbesserter Onlineüberwachung, so dass eine deutliche Leistungssteigerung möglich ist.“

Kosten verursacht jedoch auch das Pulver. „Einige Druckmaschinen-Anbieter setzen bisher auf das Geschäftsmodell der Hersteller von Tintenstrahldruckern“, erzählt Langefeld: „Die Unternehmen bieten neben dem 3D-Drucker auch gleich die passenden Patronen, in diesem Fall das passende Pulver, an.“ Bei der Marktanalyse für die Roland Berger-Studie habe sich aber gezeigt, dass erfahrene Betreiber mit mehreren Anlagen bereits ein eigenes Lieferantensystem entwickelt haben und so deutliche Preisvorteile erzielen. Langefeld kommt in der Studie daher zu dem Ergebnis, dass sich die Fertigungskosten metallischer Druckerprodukte voraussichtlich innerhalb der nächsten fünf Jahre halbieren und innerhalb weiterer fünf Jahre um weitere 30 Prozent reduzieren lassen. Vorausgesetzt jedoch, die aktuell durchschnittliche Herstellungsrate, die sogenannte „build rate“ wird sich innerhalb der kommenden zehn Jahre verachtfachen.

Wenn der Product-Lifecycle-Hebel greift

Dennoch gehen Marktforscher davon aus, dass AM herkömmliche Fertigungsprozesse nicht ablösen wird. Aber es wird sich in der Nische etablieren. Ähnliche Teile, die minimale Unterschiede aufweisen, sind ein Beispiel dafür: exakt angepasste Zähne oder Zahnkronen, Hüftgelenke oder Schädelimplantate. Das Additive Manufacturing bietet jedoch Unternehmen jeder Branche die Chance, Produkte so zu designen, dass sie Dinge können, die herkömmliche Produkte nicht können.

Deshalb steckt auch in neuen Materialien noch Potential. Legierungen sind denkbar, Edelmetalle oder Produkte, bei denen verschiedene Abschnitte mit unterschiedlichen Materialien „gedruckt“ werden: eines, das wegen seiner Hitzeresistenz eingesetzt wird, ein anderes, das Stabilität garantiert. Metalle, die bei hohen Temperaturen schmelzen, könnten vollkommen neu verwendet werden.

So könnten auch Ersatzteile für einzelne Maschinen oder ganze Kraftwerke bei Bedarf schnell, passgenau und lokal hergestellt werden. Dadurch fallen nicht nur Lager- und Transportkosten weg, sondern es verhindert auch den Ausfall – und spart somit Geld.

Das neuartige Verfahren bei der Herstellung der Siemens-Brennerspitze für Gasturbinen beispielsweise reduziert die Reparaturzeit bestimmter Modelle um rund 90 Prozent, da das Ersatzteil nicht mehr aufwändig mit Schweißverfahren aufgebaut werden muss. Stattdessen wird der neue Brennerkopf einfach direkt auf den Brennerrumpf aufgedruckt. Die Reparaturkosten sinken dabei erheblich.

Langfristig wird deshalb greifen, was Analysten den Product-Lifecycle-Hebel nennen. „Bei der Luftfahrt wird das eher der Fall sein als beim Auto“, prophezeit Langefeld. Salopp gesagt: Ein durch Additive Manufacturing hergestelltes Produkt kann ruhig das Zehnfache kosten, wenn es zum Beispiel über seine Lebensdauer dauerhaft eine Treibstoffersparnis von einem Prozent bringt. In den kommenden drei bis fünf Jahren gelte es, so Experte Langefeld, die Produkte zu identifizieren, bei denen diese Rechnung aufgehe.

Diese Pressemitteilung mit weiteren Bildern finden Sie hier

Redaktion
Sebastian Webel
Dr. Norbert Aschenbrenner
Dr. Johannes von Karczewski


Kontakt für Journalisten
Florian Martini
Tel.: +49 (89) 636-33446

Sandra Zistl | Siemens Pictures of the Future
Weitere Informationen:
https://www.siemens.com

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Innovation macht 3D-Drucker für kleinere und mittlere Unternehmen rentabel
24.03.2017 | Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

nachricht Neues energieeffizientes Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofffasern
13.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise