3D-Druck treibt das Wachstum in der On-Demand-Fertigung voran

Trotz der Pandemie, der Inflation, des Arbeitskräfte- und Chipmangels – und allem anderen, was die globalen Lieferketten behindert – ist der Optimismus in Bezug auf eine Fertigungslösung so groß, dass drei Unternehmen im Jahr 2021 an die Börse gingen: Fathom, Shapeways und Xometry. Ein vierter, Fast Radius, soll im Februar an der Wall Street debütieren. 

Diese neue Generation digitaler On-Demand-Fertigungsunternehmen investiert stark in Software und digital gesteuerte Fertigungstechnologien wie den industriellen 3D-Druck. Sie versprechen nicht nur eine schnellere und effizientere Teilefertigung vor Ort, sondern auch digitale Lösungen, die kostensparende Produktinnovationen und eine schnellere Markteinführung für nahezu jede Art von Produkt ermöglichen.

„Es wächst das Bewusstsein dafür, dass die Infrastruktur zum Entwerfen, Herstellen und Bewegen von Dingen heute nicht den Anforderungen unserer Zeit entspricht – sie ist starr, verschwenderisch, veraltet und außerdem nicht nachhaltig“, sagt Lou Rassey, Mitbegründer und CEO von Fast Radius mit Hauptsitz in Chicago.

Die neueste Mikrofabrik des Unternehmens auf Goose Island in Chicago verfügt über industrielle 3D-Drucker von Carbon und HP sowie digital integrierte CNC-Maschinen als Teil der Cloud Manufacturing Platform von Fast Radius. Die Mikrofabrik wird Komponenten für Unternehmen aus verschiedenen Branchen produzieren, darunter Elektrofahrzeuge, Medizin- und Gesundheitsgeräte sowie Konsumgüter. Das Weltwirtschaftsforum ernannte Fast Radius zu einer der neun besten Fabriken der Welt, die „Technologien der Vierten Industriellen Revolution“ oder Industrie 4.0 umsetzen.

Digital integrierte Fertigung

Unternehmen in diesem Sektor werden oft unter dem Dach der On-Demand-Digitalfertigung zusammengefasst, obwohl sie tatsächlich eine Reihe von Ansätzen für 3D-Druck, Industrie 4.0 und die Modernisierung der Fertigungslieferkette anbieten.

Am einen Ende des Spektrums bieten Unternehmen wie Shapeways und Sculpteo (im Besitz des Chemieriesen BASF) eine einfache Online-Plattform zum Hochladen und Drucken an. Bei diesem On-Demand-3D-Druckmodell liegt der Schwerpunkt auf Benutzerfreundlichkeit. Jeder kann digitale Teiledateien hochladen, per Mausklick Materialien auswählen und innerhalb von Stunden oder Tagen Teile und Prototypen erhalten. Dieses moderne, verbraucherähnliche Erlebnis zielt darauf ab, die Fertigung der breiten Masse zugänglich zu machen, indem es 3D-Drucke von allem ermöglicht, von Produktprototypen bis hin zu Architekturmodellen.

Andere Unternehmen wie Materialise, das 2014 an die Börse ging, verfügen über einen breiten Kundenstamm für ihre Softwarelösungen, die Unternehmen dabei helfen, ihre eigenen digitalen Dateien intern in 3D zu drucken und ihre eigene Flotte von 3D-Druckern zu betreiben. Die Software wird auch von anderen On-Demand-3D-Druckdiensten verwendet, um Kundenaufträge zu verfolgen und zu drucken. Die On-Demand-Fertigung von Materialise in einer der größten 3D-Druckanlagen Europas umfasst sechs 3D-Drucktechnologien.

Fathom begann als Auftragsfertiger kleiner bis mittlerer Stückzahlen, der schon früh neue Methoden, einschließlich 3D-Druck, einführte. Sie bieten weiterhin die traditionelle Fertigung an, diese ist jedoch in einen durchgängig digitalen Produktionsprozess integriert.

„Der große Unterschied für uns und unsere Plattform besteht darin, dass wir über jahrzehntelange Erfahrung und tief verwurzelte Kundenbeziehungen verfügen“, sagt Ryan Martin, CEO von Fathom. „Wir konzentrieren uns darauf, großen Unternehmenskunden eine einzigartige Lösung für ihre Fertigungsherausforderungen zu bieten.“

Fast Radius ist eine Kombination aus softwaregesteuerten Dienstleistungen, technischem Fachwissen und Fabrikhallen mit modernster Hardware. Als einer der wenigen On-Demand-Hersteller verfügen sie über alle eigenen Produktionsanlagen und können so ihre Softwarelösungen integrieren und die Produktion automatisieren.

Die Software des Unternehmens kann Verbesserungen an einer digitalen Datei vorschlagen, Kunden durch ihre Material- und Technologieoptionen führen und für Transparenz im Produktionsprozess sorgen. Aber On-Demand-Fertigung ist nur eine Lösung von Fast Radius, sagt Rassey. „Wir bieten maßgeschneiderte Mikrofabriken an, die speziell auf die individuellen Kundenbedürfnisse zugeschnitten sind und sich in der Nähe der Teile befinden, in denen der Kunde Teile benötigt, damit er flexible Lieferketten aufbauen kann.“ Kunden wie Satair (eine Tochtergesellschaft von Airbus) nutzen das Fast Radius Virtual Warehouse, um ihre Teile digital zu lagern und jederzeit produktionsbereit zu machen, wodurch physischer Lagerraum frei wird und Überbestände vermieden werden. 

Die wachsende Zahl digitaler On-Demand-Hersteller hat die Auswahl für viele Unternehmen zu einer Herausforderung gemacht. Xometry und ein weiteres Start-up, Craftcloud, bieten Online-Portale an, die Marktplätze dieser Hersteller sind. Kunden laden ihre digitale Datei hoch und Fertigungspartner auf der ganzen Welt bieten für das Projekt. 

„Oft suchen Kunden nach der schnellsten oder wirtschaftlichsten Lösung für ihr 3D-Druckprojekt“, sagt Mathias Plica, CEO von Craftcloud. „Wir bringen sie mit Partnern vor Ort zusammen, die über das Fachwissen verfügen, um die von ihnen benötigten Materialien und Qualität zu liefern.“

Unabhängig vom Geschäftsmodell ist allen diesen Unternehmen gemeinsam, dass sie intelligente Fertigungstechnologie einsetzen, um einen hochautomatisierten Fertigungsprozess vom Konzept bis zur Ausführung zu ermöglichen. Dazu gehören Cloud Computing, KI, IoT, maschinelles Lernen, Big Data, digitale Simulation und natürlich 3D-Druck (auch additive Fertigung genannt).

Evangelisten der additiven Fertigung 

Obwohl Fathom mit Sitz in Heartland, Wisconsin, über 90 3D-Drucker in Industriequalität für Kunststoff- und Metallteile und eine Produktionskapazität von fast 450,000 Quadratmetern in 12 US-Einrichtungen verfügt, sind seine Mitarbeiter möglicherweise sein leistungsstärkstes Angebot.

„Unternehmen kommen zu uns, um den Einsatz additiver Fertigung zu verstehen“, sagt Martin. „In einigen Fällen haben wir Unternehmen an die additive Fertigung herangeführt, die für uns ein riesiger Wachstumsbereich ist. Einer unserer Automobilkunden wandte sich letzte Woche an uns und bat uns um unser technisches Fachwissen, um herauszufinden, wie er über das Prototyping hinaus weitere Anwendungen dafür entwickeln kann.“ 

Die Botschaft von On-Demand-Digitalherstellern lautet, dass Kunden nicht viel über den 3D-Druck wissen müssen, um von der Flexibilität, Geschwindigkeit und Kosteneinsparungen zu profitieren, die er bieten kann. Sie müssen auch nicht in 3D-Drucker mit sechsstelligen Preisen investieren oder erfahrene Ingenieure einstellen, um Teile, Prototypen und Werkzeuge zu erhalten, die leichter, stabiler und billiger sind als diejenigen, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden hergestellt werden.

Große Unternehmen entscheiden sich möglicherweise für den On-Demand-3D-Druck, weil dieser eine größere Auswahl an Materialien und Technologien bietet, als es in einer Einrichtung vor Ort praktisch wäre. Fathom zählt zu seinen Kunden Tesla, 3M, Google und Amazon. Shapeways gibt an, mit Target und dem Prothesenhersteller Fillauer zusammenzuarbeiten, und Xometry zählt Ingenieure von Bosch, der NASA und BMW zu seinen Kunden.

Fast Radius bietet einen Service namens Additive Launch an, um Kunden dabei zu helfen, die neuesten 3D-Drucktechnologien und Designtools zu nutzen, um die Produktentwicklung zu beschleunigen.

„Wir haben mit Unternehmen wie Rawlings, Steelcase und Aptiv zusammengearbeitet, um neue Produkte auf den Markt zu bringen, die nur mit additiver Fertigung möglich sind“, sagt Rassey. Laut Rawlings verfügt der neue REV1X Rawlings-Baseballhandschuh über eine interne 3D-gedruckte Polsterung am Daumen und am kleinen Finger, die das Gewicht des Handschuhs deutlich reduziert, ohne dabei Schutz oder Haltbarkeit zu beeinträchtigen.

Volvo wandte sich kürzlich an Materialise, um die Produktion leichterer Fertigungswerkzeuge und Vorrichtungen für seine Fabriken zu optimieren. Bei Bell Helicopter Textron wandten sich die Ingenieure an die On-Demand-Fertigungsabteilung des 3D-Druckerherstellers Stratasys namens Stratasys Direct, um flugzertifizierte Komponenten in 3D zu drucken, die das Gewicht um 13 % und die Fertigungsdurchlaufzeit um 75 % reduzieren, so das Unternehmen.

Neben der Fachkompetenz im 3D-Druck sind Fortschritte bei der additiven Fertigungssoftware und den 3D-Druckern selbst ein weiterer Rückenwind, der das Wachstum dieser On-Demand-Hersteller antreibt. Diese und andere intelligente Fertigungstechnologien seien heute ausgereifter, zuverlässiger und erschwinglicher, sagt Rassey. Dies ermöglicht es Unternehmen wie Fast Radius und anderen, rund um diese Tools profitable Geschäftsmodelle aufzubauen. 

„Mit dem Aufschwung von Industrie 4.0 stehen wir an der Schwelle zu einer bedeutenden Wachstumschance“, sagt Martin. „Produktlebenszyklen sind so viel kürzer als noch vor fünf Jahren, und Unternehmen brauchen einen fortschrittlichen Fertigungspartner auf Abruf, der schnell reagieren und alle ihre Anforderungen erfüllen kann, ohne Abstriche bei der Qualität zu machen.“

Wenn die wachsende Zahl von Dienstleistern ein Beweis dafür ist, scheinen immer mehr Unternehmen die Idee agiler digitaler Fertigungsplattformen und die Vorteile der Umstellung ihrer Produktion von der traditionellen auf die digitale Fertigung durch einen vertrauenswürdigen On-Demand-Dienstleister zu erkennen.