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Produktion 3-D-Druck vor dem Durchbruch

Lieber noch abwarten, wie sich die additive Fertigung entwickelt? Das könnte ein fataler Fehler sein. Denn die 3-D-Druck-Revolution hat längst begonnen. Jetzt müssen Produktionsunternehmen ihr Geschäftsmodell und ihre Strategie von Grund auf überdenken.
aus Harvard Business manager 7/2015
Foto: Andriy Onufriyenko / Moment RF / Getty Images

Der industrielle 3-D-Druck steht kurz vor der entscheidenden Wende. Schon bald wird er sich zum Mainstreamphänomen entwickeln, und zwar in großem Stil. Den meisten Managern und vielen Ingenieuren ist es noch gar nicht bewusst, doch die neue Technologie ist längst über den Bau von Prototypen, über das sogenannte Rapid Tooling (also die schnelle Fertigung von Spezialwerkzeugen), und die Herstellung von Nippes und Spielzeug hinausgewachsen. Additive Fertigungsverfahren ("Additive Manufacturing") erzeugen langlebige, sichere und vermarktungsfähige Produkte in kleiner wie großer Serie.

Dass sich hier eine Revolution anbahnt, zeigte sich 2014 in einer Umfrage der Unternehmens- und Steuerberatung PricewaterhouseCoopers unter mehr als 100 verarbeitenden Unternehmen. Zum Zeitpunkt der Umfrage hatten 11 Prozent der Unternehmen bereits auf die Serienproduktion von im 3-D-Druck gefertigten Bauteilen oder Erzeugnissen umgestellt. Nach Angaben des Marktforschungsunternehmens Gartner gilt eine Technologie dann als Mainstream, wenn 20 Prozent ihrer potenziellen Anwender diese nutzen.

Zu den zahlreichen Unternehmen, die ihre Produktion durch 3-D-Druck-Verfahren aufwerten, zählen General Electric  (Düsentriebwerke, medizinische Geräte, Bauteile für Haushaltsgeräte), Lockheed Martin und Boeing  (Luftfahrt, Verteidigung), Aurora Flight Sciences (unbemannte Luftfahrzeuge), Invisalign (Zahnspangen), Google  (Unterhaltungselektronik) und das niederländische Unternehmen Luxexcel (Linsen für Leuchtdioden).

In Anbetracht dieser Entwicklungen schrieb die Unternehmensberatung McKinsey jüngst, der 3-D-Druck sei so weit, "seinen Status als Nischentechnologie abzuschütteln und sich bei einer zunehmenden Zahl von Anwendungen als echte Alternative zu herkömmlichen Fertigungsprozessen zu etablieren". 2014 erreichte der Umsatz mit 3-D-Industriedruckern in den Vereinigten Staaten bereits ein Drittel der Verkäufe von automatischen Fertigungsanlagen und Industrierobotern. Einige Prognosen rechnen damit, dass dieser Anteil bis zum Jahr 2020 auf 42 Prozent steigen wird (siehe Kasten "Fleißige Forscher").

Weitere Unternehmen werden folgen, denn die Auswahl an verfügbaren Ausgangsmaterialien erweitert sich stetig. Neben Plastikgrundstoffen und lichtempfindlichen Kunstharzen verarbeiten 3-D-Drucker mittlerweile auch Keramik, Zement, Glas, verschiedene Metalle und Metalllegierungen sowie neuartige thermoplastische Verbundwerkstoffe, die mit Kohlenstoff-Nanoröhren und -fasern verstärkt werden. Auch die Nachzügler werden sich letztlich von der höheren Wirtschaftlichkeit der neuen Technologie überzeugen lassen. Zwar sind die Einzelkosten der Erzeugnisse, die mit diesen neuen Methoden und Materialien hergestellt werden, häufig höher. Doch dank der größeren Flexibilität lassen sich die Gesamtkosten bei additiver Fertigung mitunter erheblich senken.

Fleißige Forscher

2005 wurden weltweit gerade einmal 80 Patente für 3-D-Druck-Materialien, -Software und -Anlagen erteilt, dabei wurden identische Patentanträge in verschiedenen Ländern nicht mitgezählt. In den folgenden Jahren schoss die Zahl in die Höhe: 2013 waren es in diesem Bereich weltweit schon rund 600 Patente.
Welche Unternehmen stehen hinter diesen Erfindungen? Die beiden führenden Patentinhaber sind, wenig überraschend, Stratasys und 3D Systems - Konkurrenten, die ihre Position auf dem Markt der additiven Fertigung schon lange abgesteckt haben. Sie halten jeweils 57 beziehungsweise 49 Patente. Xerox besinnt sich auf seine Wurzeln und investiert umfangreich in den 3-D-Druck für elektronische Geräte. Dafür ist der ehemalige Vorreiter bei der Entwicklung von Fotokopiergeräten eine enge Partnerschaft mit 3D Systems eingegangen. Ebenso halten die Technologiekonzerne Panasonic, Hewlett-Packard, 3M und Siemens zahlreiche Patente.

Angesichts der technologischen Umwälzungen, die bereits in vollem Gange sind, sind Manager nun mit neuen strategischen Herausforderungen konfrontiert, die drei Ebenen betreffen:

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2. Produktionsabläufe Industrieunternehmen müssen auch ihre operativen Abläufe überdenken. Die additive Fertigung schafft eine Unzahl neuer Möglichkeiten: Wie, wann und wo werden die Produkte und Bauteile am besten hergestellt? Welche Beschaffungswege und -quellen lassen sich nutzen? Und wie werden alte und neue Prozesse optimal kombiniert?

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