AM Forum Berlin 2023 Wie 3D-Druck in der Lieferkette eingesetzt wird: Daimler, Materialise, CNH, Stratasys und die Deutsche Marine

Wie verändert der 3D-Druck die Lieferketten? Die Aussicht auf eine dezentrale Ersatzteilproduktion, die Reduzierung von Lagerkosten und die aktive Steuerung ganzer Lieferketten – Vorteile, die seit langem als die Zukunft der additiven Fertigung angepriesen werden. Was aber, wenn diese Vorteile nicht nur futuristische Konzepte, sondern aktuelle Realitäten sind?

Während des AM-Forums 2023 in Berlin beschäftigten sich Redner von Daimler, Materialise, CNH, Stratasys und der Deutschen Marine mit solchen Fragen, unter anderem: Wie sieht die Zukunft des 3D-Drucks in der Lieferkette aus?

Derzeit steht die globale Lieferkette vor zahlreichen Herausforderungen. Unternehmen suchen nach belastbaren und effizienten Alternativen, von Hafenengpässen über Lkw-Ausfälle bis hin zu Produktionsausfällen aufgrund von Teileknappheit.

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Automotive-Lieferkette und 3D-Druck

Matthias Schmid, CDO des Kompetenzzentrums Additive Fertigung der Daimler Truck AG, gab einen detaillierten Einblick in diesen Paradigmenwechsel. Er hob den Weg von Daimler hervor, den 3D-Druck als integralen Bestandteil seiner Lieferkette zu integrieren, und bekräftigte: „Wir sind ein global agierendes Unternehmen und als global agierendes Unternehmen ... waren wir mit vielen Krisen konfrontiert, die enorme Auswirkungen auf die Lieferketten hatten.“ . Vor diesem Hintergrund begannen wir mit der Analyse unserer Lieferketten … und fragten uns, ob wir die beteiligten Parteien auf das absolut erforderliche Minimum reduzieren könnten.“

Schmid führte aus: „Alles, was digitalisiert werden kann, wird digitalisiert.“ Beginnen Sie also mit dem Aufbau einer digitalen Wertschöpfungskette.“ Sein Digitalisierungsansatz bestehe darin, geeignete Produkte zu identifizieren, die Daten anzureichern, zu speichern und für die Produktion oder den Vertrieb verfügbar zu machen.

Für Daimler sehen die ersten Ergebnisse vielversprechend aus. „Aus unserem Portfolio von rund 320.000 Ersatzteilen haben wir 40.000 als für den 3D-Druck machbar identifiziert. „Aktuell haben wir mehr als 1.500 Teile in unserem digitalen Lager vorrätig“, bestätigt Schmid. Diese 3D-Teile werden ihren Produktionsstandorten und Kunden per Lizenzvergabe zur Verfügung gestellt und ermöglichen so eine On-Demand-Produktion.

Daimlers Auswahl der Ersatzteile für den 3D-Druck basierte zunächst auf einfachen Geometrien und der Rohstoffauswahl. Schmid fügte hinzu, dass es in bestimmten Fällen möglich sei, „ein wenig KI zu nutzen, um dies automatisiert zu erledigen“.

Trotz seines Versprechens räumte Schmid ein, dass die additive Fertigung kein Allheilmittel sei. „Die meisten Unternehmen machen den Fehler, nur auf die Kaufkraftkosten zu achten … Vergleichen Sie immer die tatsächlichen Kosten … Mit der Umstellung von der physischen Lagerung auf die digitale Lagerung haben wir Einsparungen im siebenstelligen Bereich erzielt.“ Die additive Fertigung bietet trotz der anfänglichen Einrichtungskosten Einsparungen bei Lagerung, Durchlaufzeiten und sogar beim CO2-Fußabdruck und verbessert so ihr Wertversprechen.

Auch die Gewährleistung des Wertflusses an die richtige Partei ist ein Anliegen. Daimler entwickelt Möglichkeiten zur Verwaltung der digitalen Rechte an 3D-gedruckten Teilen und verhindert so unbefugte Reproduktionen. Schmid sagte, dass ein digitales Rechtemanagement (DRM) entwickelt wurde. Allerdings räumte er ein, dass der Nutzen von DRM von der Bereitschaft des 3D-Druckerherstellers abhängt, Zugriff auf seine Maschinen zu gewähren.

Nach Erfahrung von Daimler braucht der Weg von einer traditionellen zu einer digitalen Lieferkette Zeit, aber die Vorteile sind vielversprechend. Da Unternehmen auf der ganzen Welt vor der Aufgabe stehen, ihre Lieferketten widerstandsfähiger zu machen, könnte die Umstellung von der physischen auf die digitale Logistik der Schlüssel zu einer zukunftssicheren Logistik sein.

Wie wird 3D-Druck in der Logistik eingesetzt?

Hanne Gielis, Innovation Manager bei Materialise, und Peter Ommeslag, Director – Industry 4.0 Global Program Lead bei CNH Industrial, erläuterten die gemeinsame Reise zwischen ihren Unternehmen und skizzierten ihr Streben nach Innovation in der additiven Fertigung und einem lieferkettenorientierten Fokus. CNH Industrial ist ein multinationaler Hersteller von landwirtschaftlichen Geräten und Schwermaschinen.

Nachhaltigkeit, insbesondere angesichts des Bevölkerungswachstums und der Verringerung der Ackerfläche, ist ein wesentlicher Treiber. Ommeslag wies darauf hin, dass „der Klimawandel enorme Auswirkungen auf den Ertrag der verfügbaren Ackerflächen hat“.

Laut Ommeslag liegen die entscheidenden Erfolgsfaktoren beim Aufbau eines additiven Fertigungsprogramms in strategischen Fragen. „Das erste, was Sie tun, ist, sich die Frage zu stellen: Warum tun Sie das? Was ist Ihre Vision? Was ist das Ziel, das Sie hier erreichen wollen?“ Für CNH führten diese strategischen Untersuchungen zu vier Hauptzielen: Agilität angesichts globaler Störungen zu schaffen, Kosten zu verwalten, einen starken Fokus auf ökologische Nachhaltigkeit beizubehalten und sich ändernden Kundenbedürfnissen mit Innovationen wie Elektrifizierung und Robotik gerecht zu werden.

Die CNH-Strategie besteht darin, für jedes Teil in ihrer Datenbank einen „Zwilling für die additive Fertigung“ zu erstellen, praktisch eine verbesserte Kopie des Teils, optimiert für den 3D-Druck. Dieser vorausschauende Ansatz ermöglicht es CNH, bei Bedarf problemlos von der traditionellen auf die additive Fertigung umzusteigen.

Wie wähle ich Teile für den 3D-Druck aus? Bei CNH „baten sie die Verantwortlichen für die Fertigungsplanung, uns die Liste der Teile zu schicken, die sie nachts wach halten“, sagte Ommeslag. Die stressauslösenden Komponenten werden zu erstklassigen Kandidaten für eine 3D-gedruckte Überholung.

Die Strategie der additiven Fertigung bei CNH Industrial scheint besonders hilfreich bei der Herstellung von Ersatzteilen für ältere Geräte zu sein, insbesondere wenn diese aus herkömmlichen Quellen nur schwer zu beschaffen sind. Die additive Fertigung soll diese Lücke schließen. Ommeslag stellte fest, dass CNH bereits „drei- bis vierhundert Teile in unserem Teilekatalog hat, die ausschließlich 3D-gedruckt sind“.

In dringlicheren Situationen, wie z. B. Ausfällen vor Ort, kann auch die additive Fertigung eingesetzt werden, um die Unannehmlichkeiten geringer Lagerbestände oder geografischer Unterschiede zu lindern. Ommeslag erkannte die Häufigkeit solcher Szenarien an und sagte: „Es passiert regelmäßig“, ein Beweis für die wichtige Rolle, die sich der 3D-Druck in den Geschäftsabläufen des Unternehmens erobert hat.

3D-Druck in der Deutschen Marine

Sascha Hartig, Koordinator für Additive Fertigung bei der Deutschen Marine, erläuterte, wie der 3D-Druck die Lieferketten im Militär verändert. Die Marine, die für ihre Einsatzbereitschaft immer mehr auf zuverlässige Lieferketten angewiesen ist, hat die jüngsten Unterbrechungen in der Lieferkette zu spüren bekommen. Hartig erklärte: „Wir müssen die Einsatzbereitschaft aller dieser Schiffe hoch halten.“ Er fügte hinzu, dass die logistischen Herausforderungen aufgrund von Lieferkettenproblemen zugenommen hätten.

In diesen Fällen hat sich die additive Fertigung als wertvolles Werkzeug im Arsenal der Marine erwiesen, das dabei hilft, Probleme mit veralteten Teilen zu überwinden und Artikel mit geringem Bedarf in geringen Mengen herzustellen. Hartig erzählte eine überzeugende Anekdote, in der ein wesentlicher Teil – eine Kunststoffhalterung für den Hauptmotor-Stoppknopf eines Hilfsschiffs – jahrelang unerreichbar war, aber mit der Anwendung von AM „hatten wir 20 Minuten CAD für die Konstruktion und 20 Minuten für den Druck.“ und danach war das Problem verschwunden.“

Die Lösung von Herausforderungen in der Lieferkette mit 3D-Druck ist keine Nachtreise. „Eine Seite ist wirklich konservativ“, sagte Hartig, eine Einstellung, die sich in der Zurückhaltung widerspiegelt, einen Prozess zu ändern, der in der Vergangenheit zufriedenstellend war. Er bemerkte auch eine gegensätzliche, zukunftsorientiertere Fraktion unter den jüngeren Mitarbeitern, die bestrebt ist, additive Fertigung zur Problemlösung einzusetzen. Die Balance zwischen diesen beiden Perspektiven zu finden, sei eine Aufgabe, mit der sich die Deutsche Marine immer noch auseinandersetze. Ein bedeutender Sieg war jedoch die erfolgreiche Integration eines 3D-Druckers an Bord eines U-Bootes, der den Nutzen der additiven Fertigung demonstrierte und dabei zu einem Umdenken führte.

Wie kann die additive Fertigung im großen Maßstab eingeführt werden?

Das AM Forum Berlin bot außerdem eine Plattform zur Diskussion darüber, wie die Einführung der additiven Fertigung gesteigert werden kann. Martin Back, Geschäftsführer von BASF Forward AM, betonte die Zurückhaltung der Industrie bei der Einführung additiver Fertigung in größerem Maßstab. Aus Backs Sicht sind die größten Hürden die Technologiereife, das Ökosystem traditioneller Normen und Designkriterien und die Herausforderung für Unternehmen, all diese Probleme gleichzeitig zu bewältigen. Er betonte die Notwendigkeit einer engeren Zusammenarbeit zwischen Industriepartnern, Materialeigenschaftenexperten und Verarbeitungsexperten. „Es kann kein bilateraler Käufer- oder Verkäuferprozess mehr sein“, sagte er.

Rainer Grünauer, Leiter Fachvertrieb und Anwendungsteam bei TRUMPF Laser- und Systemtechnik, betonte die Notwendigkeit, junge Ingenieure für die additive Fertigung zu begeistern. Er betonte auch, dass es in seinem Unternehmen etwa sieben Jahre gedauert habe, bis die additive Fertigung erfolgreich umgesetzt sei, und dass derzeit „ungefähr 40 bis 50 Projekte laufen“. „Aber es braucht Zeit“, fügte Grünauer hinzu.

Allerdings ist die Änderung der Meinung nur ein Teil des Puzzles. Andreas Langfeld, Präsident EMEA der Stratasys GmbH, plädierte für einen Paradigmenwechsel in der Bildung. „Wir müssen mit dem Bildungssektor zusammenarbeiten, um additive Fertigung in den Lehrplan zu integrieren“, forderte er. Langfeld prägte den Begriff „Additive Natives“ und zog eine Parallele zu den Digital Natives, um die neue Generation von Ingenieuren zu bezeichnen, die mit additiver Fertigung als festem Bestandteil ihrer Ausbildung aufwachsen. Die Hoffnung besteht darin, dass diese Personen mit ihrem Beitritt zu Organisationen die Einführung neuer Produktionsmethoden beschleunigen.

Aber ist diese Strategie schnell genug? Auch wenn der Bildungswandel eine langfristige Lösung sein mag, warten andere Nationen nicht darauf. Martin Back, Geschäftsführer von BASF Forward AM, lieferte einen aufschlussreichen Vergleich mit China. Das asiatische Land führt moderne Technologien schnell ein und die Fabriken verfolgen einen ausgesprochen proaktiven Ansatz.

Eine schnellere Einführung ist möglich, erfordert jedoch einen anderen, möglicherweise mutigeren Ansatz. Marc Fette, CEO des Composite Technology Center (CTC GmbH), einem Airbus-Unternehmen, ging auf diesen Punkt näher ein. Laut Fette lebt CTC von Innovation und Flexibilität und hat die additive Fertigung vollständig in seine Abläufe integriert. Dieser Ansatz erfordert nicht nur interne Veränderungen, sondern treibt auch Innovationen in der breiteren Luft- und Raumfahrt-Lieferkette voran.

Rainer Grünauer, Leiter Anwendung und Beratung bei TRUMPF Laser- und Systemtechnik, erkannte die inhärente Zurückhaltung bei der Abkehr von den höchsten Qualitätsmaßstäben, an denen die traditionelle Technik festhielt. Er warnte jedoch vor der Gefahr einer Stagnation. „Wenn wir nicht innovativ sind, können wir die unbekannte Menge an Industrie nicht erreichen“, erklärte Grünauer. Er betonte die Notwendigkeit, eine Denkweise zu entwickeln, die offener für Innovationen und Risiken ist, und verglich die Einführung neuer Technologien wie der additiven Fertigung mit einem Kapitän, der sein Schiff in „starke Gewässer“ steuert.

Der Leiter für Anwendung und Beratung bei TRUMPF wurde nach der Geschwindigkeit der weltweiten AM-Einführung gefragt. Er wies darauf hin, dass Amerikas „Probieren Sie es aus und sehen Sie, was passiert“-Mentalität und Chinas starke Unterstützung durch die Regierung das Wachstum von AM in diesen Regionen vorantreiben, räumte jedoch ein, dass Europas vorsichtigerer Ansatz den Fortschritt verlangsamen könnte.

Die Beobachtung von Herrn Grünauer, dass traditionelle Industrien Gefahr laufen, ins Hintertreffen zu geraten, wurde vom Moderator des AM Forum Berlin, Sven Krause, bestätigt, der auf die Fortschritte der koreanischen Elektrofahrzeughersteller aufmerksam machte. Die zugrunde liegende Botschaft war klar: Die europäische Industrie muss risikobereiter werden, sonst riskiert sie, abgehängt zu werden.

Unser Blick auf den Einsatz des 3D-Drucks in der Versorgung geht im zweiten Teil weiter.

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Michael Petch ist Chefredakteur bei 3DPI und Autor mehrerer Bücher zum Thema 3D-Druck. Er ist regelmäßiger Hauptredner auf Technologiekonferenzen, wo er Vorträge wie 3D-Druck mit Graphen und Keramik und den Einsatz von Technologie zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit gehalten hat. Michael interessiert sich vor allem für die Wissenschaft hinter neuen Technologien und die damit verbundenen wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen.