Mit der ersten industriellen Revolution kamen nicht nur auf die Industrie extreme Änderungen zu, sondern auch auf das tägliche Leben der Menschen. Die Erfindung der Dampfmaschine führte zu einer riesigen Welle neuer mechanischer Erfindungen, von denen jeder Einzelne profitieren konnte. Mit der zweiten industriellen Revolution und der Einführung des Fließbands änderte sich die Fertigung in Fabriken grundlegend. Die nun mögliche Massenproduktion führte unter anderem zu dem Wohlstand der heutigen Industrienationen.
Nun sprechen Medien von einer dritten industriellen Revolution − dem 3D-Druck. Eine Technologie, die seit den 80er Jahren existiert und seitdem Schritt für Schritt Bestandteil unseres Lebens wurde, ohne dass viele es überhaupt mitbekamen. Der Markt für 3D-Druck (alle Produkte und Dienstleistungen) stieg 2012 auf 2,204 Milliarden US-Dollar und hatte ein Marktwachstum von 28,6 %. Die Prognosen sagen einen Anstieg des Marktvolumens auf etwa 4 Milliarden im Jahr 2015 und etwa 6 Milliarden im Jahr 2017 voraus.
Doch reichen diese immensen Wachstumsraten aus, um von einer industriellen Revolution sprechen zu können? Dazu braucht es einiges mehr. Die Technologie muss nicht nur in der gesamten Industrie verbreitet sein, sondern diese auch grund-legend verändern. Außerdem müssen diese Veränderungen auch das tägliche Leben des Einzelnen beeinflussen.
In dieser Arbeit werden die Verfahren des 3D-Drucks beschreiben und dessen Auswirkungen auf die Fertigungsabwicklung und Logistik untersucht. Da viel Potential des 3D-Drucks noch in der Entwicklung steckt, werden diese Aus-wirkungen in der heutigen Zeit, aber auch für die zukünftigen Jahre betrachtet. Dabei werden immer wieder Konsequenzen für die Industrie, aber auch für das alltägliche Leben ersichtlich. Die Auswirkungen des 3D-Drucks auf die Umweltbilanz spielt dabei für die Industrie eine wichtige Rolle, gerade heute, da immer mehr politische Entscheidungen getroffen werden, um den Klimaschutz voranzutreiben. Im Endeffekt ist allerdings die Umwelt und damit die Menschheit am meisten durch Veränderungen der Umweltbilanz der Industrie betroffen. Natürlich werden auch Grenzen der Technologie des 3D-Drucks betrachtet, bevor abschließend ein Ausblick auf die Relevanz des 3D-Drucks für Unternehmen in der Zukunft erfolgt.
Inhaltsverzeichnis
1 3D-Druck - die dritte industrielle Revolution?
2 Verfahren und Grundlagen der Technologie des 3D-Drucks
2.1 Sinter- oder Pulverdruckverfahren
2.2 Verfahren mit flüssigen Materialien
2.3 Stereolithografie
3 Heutige Auswirkungen des 3D-Drucks in der Fertigungsabwicklung und Logistik
3.1 3D-Druck im Prototypbau
3.2 Einfluss auf die Fertigungsabwicklung der dentalen und oralen Industrie
3.3 Rapid Manufacturing - Kleinserien für komplexe und hochwertige Bauteile
4 Zukünftige Auswirkungen des 3D-Drucks
4.1 Auswirkungen auf die Logistik
4.1.1 Veränderungen in der Lagerlogistik
4.1.2 Veränderungen der Supply Chains von Unternehmen
4.2 Auswirkungen auf die Fertigungsabwicklung
4.2.1 Veränderungen der eingesetzten Materialien
4.2.2 Kundenspezifische Produktpaletten und Produktionsvielfalt
4.2.3 3D-Drucker für jedermann
5 Auswirkungen des 3D-Drucks auf die Umweltbilanz von Fertigung und Logistik
6 Grenzen des 3D-Drucks
7 Die Zukunft mit 3D-Druck: 4D-Druck und mehr
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die technologischen Verfahren des 3D-Drucks und analysiert deren gegenwärtige sowie zukünftige Auswirkungen auf die Fertigungsabwicklung und Logistik in verschiedenen Industriebereichen.
- Grundlagen und Klassifizierung gängiger 3D-Druck-Verfahren
- Anwendungsgebiete im Prototypbau sowie in der dentalen Industrie
- Veränderungen in Supply Chains und Lagerlogistik durch Rapid Manufacturing
- Umweltaspekte und ökologische Potenziale der additiven Fertigung
- Zukunftsperspektiven und Herausforderungen der Technologie
Auszug aus dem Buch
3.3 Rapid Manufacturing - Kleinserien für komplexe und hochwertige Bauteile
Wird 3D-Druck nicht nur zur Fertigung von Prototypen verwendet, sondern als Bestandteil der Fertigungskette integriert, so spricht man vom „rapid manufacturing“. Der Name stammt dabei von einem der großen Vorteile des 3D-Drucks, der großen Zeitersparnis bei der Fertigung. Bisher haben sich erst wenige Firmen zu diesem Schritt entschlossen, dazu gehören die Flugzeughersteller Boeing und Airbus. Gerade in der Luftfahrtbranche herrschen höchste Ansprüche an verwendete Materialien und Prozesse. Der Einsatz des 3D-Drucks in der Fertigung von Flugzeugen zeigt somit, welche Anforderungen bereits realisiert werden können.
Die Airbus Group (früher European Aeronautic Defence and Space Group) fertigte einige ihrer Flugzeugteile aus Titan-Rohlingen. Dabei fielen jedoch 90 % des Materials als Späne an. Inzwischen werden viele dieser Teile durch Lasersintern hergestellt. Dabei wird Titanpulver mit dem sogenannten Additive-Layer-Manufacturing verarbeitet. Diese Methode des Lasersinterns erlaubt es, hoch komplexe Objekte mit beweglichen Teilen zu drucken. Die so hergestellten Flugzeugteile sind nicht nur leichter als herkömmlich gefertigte, sie verbrauchen auch nur 10 % der sonst benötigten Rohstoffe. Zusätzlich wird bei der Fertigung auch weniger Energie verbraucht. Damit ist die Fertigung aus wirtschaftlicher und auch ökologischer Hinsicht deutlich lukrativer, da sie Rohstoffe, Energie und durch weniger Gewicht auch Kerosin beim Flug einspart. Außerdem sind dem Design beim 3D-Druck weniger Grenzen gesetzt, da eine höhere Komplexität der Bauteile möglich ist. [FAST12, S. 92-93]
Zusammenfassung der Kapitel
1 3D-Druck - die dritte industrielle Revolution?: Das Kapitel führt in die Technologie des 3D-Drucks ein und diskutiert dessen Potenzial, eine neue industrielle Revolution auszulösen.
2 Verfahren und Grundlagen der Technologie des 3D-Drucks: Es werden die technischen Grundlagen, die historische Entwicklung sowie die drei Hauptkategorien der 3D-Druck-Verfahren vorgestellt.
3 Heutige Auswirkungen des 3D-Drucks in der Fertigungsabwicklung und Logistik: Dieses Kapitel beleuchtet den aktuellen Einsatz der Technologie in Bereichen wie dem Prototypenbau, der Zahnmedizin und dem Rapid Manufacturing.
4 Zukünftige Auswirkungen des 3D-Drucks: Hier werden die potenziellen Veränderungen für Lagerlogistik, Supply Chains sowie die Fertigungsabwicklung und private Haushalte prognostiziert.
5 Auswirkungen des 3D-Drucks auf die Umweltbilanz von Fertigung und Logistik: Die ökologischen Vor- und Nachteile sowie die Auswirkungen auf Ressourcenverbrauch und Emissionen werden kritisch bewertet.
6 Grenzen des 3D-Drucks: Dieses Kapitel thematisiert aktuelle technische Limitationen, Materialbeschränkungen sowie rechtliche Herausforderungen wie das Urheberrecht.
7 Die Zukunft mit 3D-Druck: 4D-Druck und mehr: Der abschließende Ausblick diskutiert die weitere technologische Entwicklung, einschließlich des 4D-Drucks, und reflektiert die Unsicherheiten bei Zukunftsprognosen.
Schlüsselwörter
3D-Druck, Additive Fertigung, Rapid Prototyping, Rapid Manufacturing, Supply Chain, Logistik, Fertigungsabwicklung, Industrieroboter, CAD, Lasersintern, Stereolithografie, Umweltbilanz, Nachhaltigkeit, Serienfertigung, 4D-Druck
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert, wie sich der 3D-Druck als moderne Produktionstechnologie auf die Fertigungsprozesse und die logistischen Abläufe in Unternehmen auswirkt.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen die technischen Verfahren des 3D-Drucks, dessen industrielle Anwendungen, Veränderungen in der Logistikkette sowie ökologische und strategische Auswirkungen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, das Potenzial des 3D-Drucks zu untersuchen, um aufzuzeigen, wie Unternehmen die Technologie für eine effizientere Fertigung und Logistik heute und in der Zukunft nutzen können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine Literaturanalyse bestehender Studien, Berichte und Fachquellen, um den aktuellen Stand und die zukünftige Entwicklung der 3D-Druck-Technologie fundiert darzustellen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine Darstellung technischer Grundlagen, eine Analyse heutiger industrieller Anwendungsbeispiele sowie eine Prognose zukünftiger Effekte auf Logistik und Fertigung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Rapid Prototyping, Rapid Manufacturing, Supply Chain Management, additive Fertigung und die ökologische Umweltbilanz.
Warum ist 3D-Druck besonders für die Formel 1 lukrativ?
Aufgrund der kurzen Entwicklungszyklen und neuen Regulierungen bei Windkanaltests ermöglicht der 3D-Druck eine extrem schnelle und kosteneffiziente Herstellung von Modellen und Bauteilen.
Welches Problem stellt der 3D-Druck für Logistikunternehmen dar?
Ein potenzieller Rückgang des weltweiten Warentransports, da Produkte zukünftig vermehrt lokal und "on-demand" produziert werden könnten, könnte das Geschäftsmodell traditioneller Logistikunternehmen gefährden.
Wie verändert der 3D-Druck die Lagerhaltung?
Die Lagerlogistik wird entlastet, da die Notwendigkeit zur Vorratshaltung von physischen Ersatzteilen sinkt und stattdessen lediglich digitale Daten und das benötigte Rohmaterial gelagert werden müssen.
- Quote paper
- Michael Riesmeier (Author), 2014, 3D-Druck. Auswirkungen auf Fertigungsabwicklung und Logistik, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/276029
