Grußwort

Noch vor wenigen Jahren hatten Additive Fertigungsverfahren ihre größten Stärken bei komplexen Geometrien und im schnellen Prototypenbau. Inzwischen hat die Digitalisierung ihnen ganz neue Potenziale eröffnet. Heute sind Individualisierbarkeit, Flexibilität und Dezentralität die Schlagworte. Dabei macht das dynamische Wachstum des 3D-Druck- Marktes noch lange nicht Halt. Die Möglichkeiten in der zunehmend digital vernetzten Wertschöpfungskette sind enorm. Denn anders als klassische Verfahren bieten Additive Prozesse die Möglichkeit, industrielle Großproduktion zu so auszurichten, dass kein Bauteil dem Vorigen gleichen muss. Immer mehr Materialien lassen sich auf diese Weise immer schneller verarbeiten.

Gerade in Hessen haben sich dabei seit dem Aufkommen des 3D-Druckes zahlreiche Innovationstreibende einen Namen gemacht, und am Frankfurter Messestandort findet mit der formnext seit Jahren die internationale Leitmesse der Branche statt. Spannende Beispiele zur additiven Innovationskraft aus der hessischen Akteurslandschaft finden Sie im Onlineangebot dieser Broschüre.

Wir hoffen, dass Sie bei der Lektüre Denkanstöße für innovative Vorhaben und neue Geschäftsideen finden. Und wir freuen uns, wenn wir Sie bei der Umsetzung Ihrer Ideen begleiten dürfen.

Ihr

Tarek Al-Wazir

Hessischer Minister für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen

Eine der Technologien, die die Bestrebungen nach Nachhaltigkeit und Digitalisierung miteinander vereint, ist der 3D-Druck. Mit Wachstumsraten im zweistelligen Bereich in den letzten zwanzig Jahren hat der Markt rund um die additive Produktion ein Weltmarktvolumen von 10 Mrd. Euro im Jahr mittlerweile deutlich überschritten. Aufgrund des generativen Aufbauprozesses haben additive Fertigungsprinzipien das Potenzial, konventionelle Produktionstechniken wie Fräsen oder Drehen, das Fein- oder Spritzgießen in gewissen Märkten abzulösen und als ideale Querschnittstechnologie die Entwicklung und Industrialisierung nachhaltiger und einzigartig wettbewerbsfähiger Wertschöpfungsketten zu befördern (vgl. Verband 3DDruck 2021). Das zeigt sich auch immer stärker in der Marktdurchdringung: In einer Umfrage sagten 44 Prozent der befragten Industrieunternehmen mit 100 oder mehr Beschäftigten aus, auf den 3D-Druck zu setzen, 42 Prozent erwägen oder diskutieren einen Einsatz und nur für 14 Prozent sei er aktuell kein Thema (Quelle: Bitkom Research 2021). 

Insbesondere in Kombination mit der Digitalisierung und Flexibilisierung von industrieller Großproduktion bis hin zur Ausrichtung der Fertigung auf die Losgröße 1 bieten aufbauende Produktionsverfahren Optionen, die bei den klassischen Prozessen nur bedingt zu finden sind. So weisen additive Technologien Qualitäten auf, die sie zur Umsetzung des Zukunftsprojekts „Industrie 4.0“ in der Hightech-Strategie der Bundesregierung auf dem Weg zu einer wettbewerbsfähigen und nachhaltigen Wirtschaft 4.0 unverzichtbar werden lassen (vgl. BMBF 2020). Als Ressourceneffizienztechnologie bietet die additive Fertigung vor allem Potenziale für einen materialübergreifenden Leichtbau in der Luftfahrt und im Automobilbau, zur Reduzierung der Emissionen im Bauwesen, für individualisierte Lösungen im Medizinbereich oder zur Verkürzung von Entwicklungszyklen im Maschinenbau und der Verfahrenstechnik. Nach erfolgreicher Erprobung neuartiger Geschäftsmodelle unter Einbindung additiver Produktionsverfahren in den letzten Jahren bieten sich aktuell zahlreiche Chancen für die deutsche und europäische Wirtschaft. Der 3D-Druck fördert zudem den Digitalisierungsgrad der Unternehmen (vgl. Verband 3DDruck 2021).

Dass sich nach einer frühen Entwicklungsphase der additiven Produktion mit ihrer Anlagen- und Prozesstechnologie in den letzten Jahren die Marktdurchdringung gut entwickelt hat, lässt sich nicht zuletzt an Zuwächsen bei den Druckmaterialien ablesen. In dem seit 25 Jahren erscheinenden Wohlers` Report wurde für 2019 eine deutliche Steigerung im Markt der AM-Werkstoffen erfasst. Vor allem der auf eine vermehrte Nutzung additiver Technologien im Kontext industrieller Produktion deutende Umsatz mit metallischen Werkstoffen, ist im Jahr 2019 um 41,9 % im Vergleich zum Vorjahr gewachsen (Quelle: Wohlers` Report 2019). Diese Entwicklung geht einher mit einer deutlich gesteigerten Materialauswahl.

Mit fortschreitender Effizienzsteigerung der Anlagentechnik, vor allem bei den Pulverbettsystemen, zur additiven Herstellung metallischer Bauteile durch Multi-Lasereinsatz und durch Innovationen beim Filament- und Binderdruck sowie bei Photopolymerisationsverfahren werden additive Fertigungsprozesse immer häufiger für die Großproduktion genutzt. Bei einigen 3D-Druckdienstleistenden liegt der Anteil additiv hergestellter Bauteile für in Masse produzierte Produkte bereits bei 20 – 25 % (Quelle: Jabil 2021). Im Jahr 2020 erwirtschafteten 3D Druckdienstleistungen einen Gesamtumsatz in Höhe von 5 Milliarden US-Dollar weltweit (Quelle: Wohlers` Report 2020).

Durch Entwicklungen zur Förderung der Integration additiver Fertigungsprozesse in die konventionellen Produktionslinien befördern die Anlagenbauenden diesen Trend. Zudem steht die Schaffung eines vernetzten, automatisierten Betriebssystems im Fokus, das Auftragsabwicklung und Produktionsplanung für die additive Produktion beinhaltet und auch Möglichkeiten zur Designoptimierung bis hin zur Automatisierung der Nachbearbeitung beinhaltet. Ging man vor einigen Jahren noch davon aus, dass sich die additive Fertigung als Ergänzung zu bisherigen Produktionsprozessen etablieren wird, befindet sie sich in immer mehr Branchen auf dem Weg in die Massenproduktion.

Sie merken: Die Additive Fertigung ist vielfältig, vielschichtig und entwickelt sich dynamisch weiter. Um dieser Entwicklung gerecht werden zu können, haben wir uns entschlossen, einige der Inhalte nur virtuell hier auf unserer Webseite zu präsentieren. 

AMPOWER: „Additive Manufacturing Report 2021“, AMPOWER GmbH, April 2021, Hamburg.

BMBF: „Industrie 4.0 – Innovationen im Zeitalter der Digitalisierung“, Hightech-Strategie 2025. Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), April 2020.

Frost & Sullivan: „Global Additive Manufacturing Market“. Forecast to 2025, Frost & Sullivan's Global 360° Research Team, USA, Mai 2016.

Gartner 2018: „Predicts 2018 – 3D Printing and Additive Manufacturing“. 29. November 2017, Gartner Inc., Stamford/USA.

Grand View Research: „Healthcare Additive Manufacturing Market Size, Share & Trends“ Analysis Report, Marktanalyse: 2021-2028, Grand View Research Inc., Januar 2021, USA.

Harrop, J.: „3D Printed Electronics and Circuit Prototyping – 2019-2029“. IDTechEx, 2019.

Horsch, F.: „3D-Druck für alle – Der Do-it-yourself-Guide“. München, Wien: Carl Hanser Verlag, 2014.

Jabil: „3D Printing Technology Trends 2021“, März 2021, Dimensional Research.

Leupold, A.; Glossner, S.: „3D-Druck, Additive Fertigung und Rapid Manufacturing. Rechtlicher Rahmen und unternehmerische Herausforderung“. München: Vahlen Verlag, 2016.

Market Watch: „Global 3D Printing in Automotive Industry 2021-2027“, Marktstudie von Market Watch 2021, New York/USA.

Mordor Intelligence: „3D concrete printing market 2021-2026 – Growth, Trends, Covid 19, Forecast (2021-2026)“, Marktstudie von Mordor Intelligence, Indien, 2019.

Peters, S.; Drewes, D.: „Materials in Progress – Innovationen für Designer und Architekten“, Birkhäuser, Berlin, 2019.

Peters, S.: „Der 3D Gebäudedruck und seine Potenziale“, in: Sonderausgabe „Anders Bauen“, Deutsche Bauzeitung, Konradin Verlag, Juli 2021.

Research and Markets: „3D Food Printing“, Marktstudie von Research and Markets, USA, Juni 2020.

Richter, S.; Wischmann, S.: „Additive Fertigungsmethoden – Entwicklungsstand, Marktperspektiven für den industriellen Einsatz und IKT-spezifische Herausforderungen bei Forschung und Entwicklung“, hrsg. von Begleitforschung AUTONOMIK für Industrie 4.0, iit-Institut für Innovation und Technik in der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH, Berlin, 2016.

VDI: Statusreport „Additive Fertigungsverfahren“, Verein Deutscher Ingenieure e. V., September 2014.

Verband 3DDruck: „Der 3D-Druck – Chancen für nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland und Europa, Positionen und Impulse zur Bundestagswahl 2021“, Verband 3DDruck e. V., 2021

Wohlers, T.: „Wohlers' Report 2019“, Wohlers Association, 2020 USA.

Wohlers, T.: „Wohlers' Report 2020“, Wohlers Association, 2021 USA.