Am 3. September 2020 führte das Netzwerk Ressourceneffizienz in Kooperation mit der Technischen Hochschule Mittelhessen eine virtuelle Ressourceneffizienz vor Ort-Veranstaltung unter dem Titel „3D-Druck versus Lagerhaltung“ durch. Rund 50 Personen nahmen an der Veranstaltung teil. Die Veranstaltung wurde vom VDI Zentrum Ressourceneffizienz moderiert.
Ziel der Veranstaltung war es, zu beleuchten und zu diskutieren, was die rapide Entwicklung der Additiven Fertigung in den letzten Jahren und insbesondere in den letzten Monaten für die herkömmliche Produktion, für den Ressourcenverbrauch und für die Materialbevorratung bedeutet. Der Fokus lag dabei auf dem Thema „Materialeffizienz“.
Hier finden Sie noch einmal die Vorträge im Überblick:
Ressourceneffizienz und Additive Fertigung – Zusammenarbeit Wissenschaft und Praxis in Zeiten von COVID-19
• Christian Abt/Prof. Holger Rohn, THM – Technische Hochschule Mittelhessen/Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen, Friedberg
3D-Druck in der Praxis – Chancen für die Ressourceneffizienz und Neuorientierung für die Lagerhaltung
• Oliver Jan Wagner, Rapidobject GmbH, Leipzig
3D-Druck versus Lagerhaltung – Impulse und Erfahrungen aus der Netzwerkarbeit
• Stefanie Brickwede, Mobility goes Additive e. V., Berlin
Das Lager digitalisieren mit virtuellem 3D-Druck
• Dr. Eric Berberich, Assembrix Ltd, Tel Aviv
Ausgangspunkt der Veranstaltung war die Rolle, die der 3D-Druck im Rahmen der COVID-19-Pandemie in den vergangenen Monaten gespielt und die ihn verstärkt ins öffentliche Interesse gerückt hat. In Additiver Fertigung konnten schnell Produkte und Ersatzteile hergestellt werden, die dringend in Krankenhäusern und in anderen systemrelevanten Bereichen benötigt wurden. So konnten Lieferengpässe überbrückt werden, wo Lieferketten unterbrochen waren oder die Lagerhaltung schlicht aufgrund der rapid-hohen Nachfrage nicht ausreichte.
Prof. Holger Rohn und Christian Abt vom Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen berichteten in ihrem Vortrag „Ressourceneffizienz und Additive Fertigung –Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Praxis in Zeiten von COVID-19", wie sich die Technische Hochschule Mittelhessen innerhalb kurzer Zeit engagierte, in ihrer „LernFabrik & MakerSpace“ Kunststoff-Gesichtsschilde für ein regional bedeutendes Krankenhaus herzustellen. Die Vorteile des 3D-Drucks gegenüber herkömmlicher Produktion kamen dabei direkt zum Tragen: Häufig kann kostengünstiger und schneller produziert werden, Produkte stehen just-in-time zur Verfügung und es können Einzelanfertigungen ab Losgröße 1 hergestellt werden.
Zu den insgesamt 800 Gesichtsschilden kamen von März bis Mai 2020 Bestellungen für 150 Beatmungsgeräte-Komponenten, 1000 Maskenhalter und 800 Deckel für Desinfektionsmittelfaschen im Rahmen der „Initiative Maker vs. Virus“ hinzu. Sowohl bei den Gesichtsschilden als auch bei den Maskenhaltern und den Deckeln für Desinfektionsmittelflaschen wurde das Design der Produkte im Laufe des Prozesses ressourceneffizient optimiert. Dadurch konnten neben dem Materialverbrauch auch die Produktionskosten und die benötigte Zeit pro Stück verringert werden.
Insgesamt zeigt das Beispiel der Technischen Hochschule Mittelhessen, dass der 3D-Druck – auch im Bereich der normalerweise nicht kommerziellen Nutzung – in den vergangenen Monaten stark dazu beitragen konnte, schnell und ressourceneffizient dringend benötigte Produkte zu liefern und somit Lieferengpässe zu überbrücken.
Weitere Informationen zur „LernFabrik & MakerSpace“ des Fachbereichs Wirtschaftsingenieurwesen der Technischen Hochschule Mittelhessen finden Sie hier: www.thm.de/wi/fachbereich/lernfabrik/makerspace
Auch die Rapidobject GmbH aus Leipzig hat sich als Fullservice-3D-Druckdienstleister in der COVID-19-Pandemie mit der Produktion von Gesichtsvisieren beschäftigt. Jan Oliver Wagner berichtete in seinem Vortrag „3D-Druck in der Praxis: Chancen für die Ressourceneffizienz und Neuorientierung für die Lagerhaltung“, dass für die kommerzielle Produktion, die Halterungen der Gesichtsvisiere mit Scharnieren ausgestattet wurden, wodurch 300 Klappfix Visiere in einen 3D-Druck-Bauraum passten. Jan Oliver Wagner bezeichnete das Austüfteln von materialeffizienter Produktion bei der Rapidobject GmbH im 3D-Druck auch augenzwinkernd als „3D-Tetris“ – offiziell „Nesting“.
Neben Kunststoffen verwendet die Rapidobject GmbH verschiedene Metalle und Polymergipse. In dem Vortrag wurde verdeutlicht, welche 3D-Druck-Verfahren sich für welche Grundstoffe eignen und wie sich der 3D-Druck von klassischen Herstellungsverfahren unterscheidet – es entfallen vor allem die Entwicklung und Fertigung von Werkzeugen sowie die Lagerhaltung. Materialeffizienz beim 3D-Druck entsteht insbesondere dadurch, dass nur benötigte Bauteile hergestellt und nur nötige Strukturen gebaut (additiv vs. subtraktiv) werden. Des Weiteren ist eine lokale Herstellung und Lieferung möglich, wodurch Transportwege reduziert werden. Und Material kann bei verschiedenen Verfahren wiederverwendet werden, was zu weniger Abfall führt.
Jan Oliver Wagner berichtete, dass sich bei den Kunden der Rapidobject GmbH – KMU und Großkonzerne aus den Bereichen Elektroindustrie, Maschinenbau, Automobilindustrie, Luft-& Raumfahrt, Medizintechnik sowie Forschungs-& Bildungseinrichtungen und Museen & Kulturbetriebe – die Einstellung zu den Themen „3D-Druck“ und „Lagerhaltung“ in den vergangenen Jahren stetig gewandelt hat. Der 3D-Druck wird dabei immer bedeutender, weil zum Beispiel durch spezielle 3D-Scanverfahren defekte oder nicht mehr herkömmlich hergestellte Produkte in Additiver Fertigung sehr originalgetreu nachgebaut oder durch Optimierung der Topologie Produkte für den 3D-Druck weiterentwickelt werden können.
Weitere Informationen zur Rapidobject GmbH finden Sie hier: www.rapidobject.com
Die Zusammenarbeit zwischen 3D-Druckdienstleistern, Zulieferern und Kunden aber vor allem auch das Netzwerken und Kooperieren zwischen Unternehmen einer gesamten Branche im Bereich Additive Fertigung standen im Fokus des Vortrags „3D-Druck versus Lagerhaltung – Impulse und Erfahrungen aus der Netzwerkarbeit“ von Stefanie Brickwede vom Mobility goes Additive e. V. (MGA). Mit Sitz in Berlin ist MGA das führende internationale Netzwerk von Unternehmen, Institutionen und Forschungseinrichtungen welches 3D-Druckanwendungen für den professionellen Einsatz in verschiedenen Branchen entwickelt.
Als nutzergetriebenes Netzwerk, fungiert MGA in den Bereichen „Mobilität“ und „Medizin“ als zentrale Plattform, die die Wertschöpfungspotenziale entlang der Prozesskette bündelt und die gegenseitige Entwicklung der Kompetenzen seiner Mitglieder fördert. Die gemeinsame Entwicklung innovativer Produkte sowie der gezielte Know-how- und Informationstransfer sind das oberste Ziel.
Stefanie Brickwede gab in ihrem Vortrag Einblicke in die Additive Fertigung bei der Deutschen Bahn und in anderen beteiligten, internationalen Transportunternehmen. Durch den 3D-Druck können hier zum Beispiel herkömmlich nicht mehr produzierte Ersatzteile für langlebige Fahrzeuge zur Verfügung gestellt und die Lagerhaltung deutlich reduziert bzw. ins Virtuelle verlegt werden. Außerdem ging Stefanie Brickwede auf die rasche Entwicklung medizintechnischer Produkte ein. Durch den 3D-Druck sind hier ganz individuelle Lösungen möglich. Ein wichtiger Aspekt, der im Rahmen des Netzwerks sowohl im Bereich „Mobilität“ als auch im Bereich „Medizin“ vorangetrieben werden soll, sind die Anpassung der gemeinsamen Lieferketten und die Klärung des rechtlichen Rahmens für additiv gefertigte Produkte. In Kooperation mit dem TÜV Süd werden derzeit erste Standards erarbeitet und festgelegt.
Weitere Informationen zum Mobility goes Additive e. V. finden Sie hier: https://mobilitygoesadditive.org
Die Assembrix Ltd in Tel Aviv beschäftigt sich vorrangig mit Netzwerklösungen, die die Lagerhaltung der Daten beim 3D-Druck sicher und global gestalten und gleichzeitig die Verfügbarkeit der Daten lokal und nah am Kunden ermöglichen sollen. In seinem Vortrag „Das Lager digitalisieren mit virtualisiertem 3D-Druck“ erläuterte Dr. Eric Berberich die Chancen und Risiken, die mit der Erstellung und Nutzung großer Datenmengen bei der Additiven Fertigung einhergehen.
Derzeit gibt es vor allem zwei Modelle, wie Unternehmen ihre Additive Fertigung gestalten: „in-house“ oder „outsourced“. Große Unternehmen arbeiten meist in-house und nutzen dazu eigene, firmen- oder konzerninterne 3D-Drucker. Die Daten bleiben also im firmeninternen Netzwerk und werden dort auch intern bearbeitet. Der Produktionsprozess und die Qualitätskontrolle liegen somit komplett in der Hand des Unternehmens. Allerdings fallen hohe Anschaffungs- und Wartungskosten für die Maschinen an und diese sind eventuell schnell veraltet. Außerdem können in-house auch lediglich solche Produkte erstellt werden, die auf den firmeneigenen Druckern produzierbar sind.
Andere – vor allem kleine und mittlere Unternehmen – sourcen ihre Additive Fertigung an einen oder mehrere 3D-Druckdienstleister aus. Vorteile dabei sind, dass im eigenen Unternehmen keine Kapazitäten gebunden werden, verschiedene 3D-Druckdienstleister und diverse 3D-Druck-Technologien genutzt werden können. Als nachteilig an dieser Vorgehensweise wird oft gesehen, dass die Daten komplett aus dem Unternehmen an Dritte herausgegeben werden und deren Nachverfolgung dadurch ggf. nicht mehr gesichert ist. Außerdem ist die Qualitätskontrolle über den Druckprozess nicht mehr direkt vom Unternehmen steuerbar.
Die Assembrix Ltd hat eine Cloud-Lösung entwickelt, die die Vorteile der Additiven Fertigung „in-house“ und „outsourced“ zusammenbringen soll. In der Plattform (Assembrix VMS TM) sollen die Unternehmen, welche Produkte drucken lassen möchten, weiterhin die Kontrolle über ihre Daten, die Prozesse der Datenverarbeitung und die Qualität des Drucks behalten. Die Plattform bietet dabei Tools zur Optimierung der 3D-Druckdaten und zur bestmöglichen, kosten- und ressourcenschonenden Ausnutzung des Druckraums (Nesting).
Auf der anderen Seite sind an das Netzwerk externe 3D-Druckdienstleister in verschiedenen Ländern und Regionen der Welt angeschlossen. Diese werden je nach benötigter Technologie und lokalem Bezug für den Druck beauftragt und beziehen von der Plattform gesichert die aufbereiteten Daten für den Druck. Die Produkte können anschließend möglichst regional oder lokal an die Kunden geliefert werden, wodurch Auslieferungszeiten und Transportwege minimiert und somit ebenfalls Ressourcen eingespart werden können.
Weitere Informationen zur Assembrix Ltd finden Sie hier: www.assembrix.com
Insgesamt zeigten die Vorträge und die Diskussionen mit den Vortragenden und dem Publikum bei der Online-Veranstaltung „Ressourceneffizienz vor Ort: 3D-Druck versus Lagerhaltung“, dass die Additive Fertigung sich derzeit rasant entwickelt. Immer mehr Unternehmen und ganze Branchen nutzen die Vorteile der Additiven Fertigung für die Erstellung von Ersatzteilen oder auch für die Entwicklung neuer Produkte. Die Lagerhaltung von Gütern wird dadurch mittel- und langfristig einen immer kleineren Stellenwert erhalten, während die Lagerhaltung von Daten immer stärker in den Fokus rückt. Und auch das Thema „Materialeffizienz“ wird durch den 3D-Druck verstärkt in den Mittelpunkt gestellt. Hierdurch ergeben sich voraussichtlich viele neue und kreative, ressourcenschonende Lösungen für Produkte, Prozesse und Lieferketten.