Wichtiger fachlicher Hinweis: Dies ist ein archivierter Autorentext, der auf den zum Zeitpunkt der Veröffentlichung verfügbaren Quellen und Beispielen beruht. Er ist keine aktuelle technische Spezifikation, Sicherheitsanweisung, Anlageberatung oder Bestätigung heutiger Leistungsmerkmale, Geschwindigkeiten, Kosten oder des Status der genannten Unternehmen und Produkte. Jede heutige Anwendung der additiven Fertigung erfordert die Prüfung aktueller Herstellerunterlagen, Materialeigenschaften, Arbeitsschutzanforderungen, Rechte des geistigen Eigentums und geltender Vorschriften.
Additive Fertigungs- und Druckdienstleistungen sind nicht Teil des aktuellen öffentlichen Angebots von Savo Kusić. Der heutige Produktionsschwerpunkt besteht aus Holzfenstern, Holz-Aluminium-Fenstern und kundenspezifischen Türen.
Bedürfnisse, Technologie und Produktion
Die neue Technologie der Herstellung von Gegenständen mithilfe eines 3D-Druckers erforderte auch eine erneute Untersuchung dieser Technologie, ihrer Auswirkungen auf die Produktion und möglicher neuer Trends und Arten der Produktionsorganisation.
Die meisten Texte, die sich mit der Industrie (und vielen anderen Bereichen) befassen, beginnen tatsächlich mit der Schlussfolgerung, dass „die Technologie (Medizin, Chemie usw.) heute so weit fortgeschritten ist, dass …“
Dieses Schlagwort, wie es in der Vergangenheit geschah, wird natürlich noch viele Jahre bestehen bleiben und uns wahrscheinlich überleben, denn so wie es ist, war die menschliche Gesellschaft an dem Tag, an dem wir diesen Text lesen, noch nie so weit entwickelt, aber sie wird es auch nicht sein, so wie es morgen sein wird.
Und tatsächlich unterscheiden sich die vom Menschen geschaffenen Bedürfnisse von Tag zu Tag und jedes Bedürfnis bedingt ein neues, das vollkommener und besser sein muss als das vorherige. Wenn Sie diese Bedürfnisse in den Kontext von z.B. In der Computerindustrie würden wir feststellen, dass ein Computer, der vor fünf Jahren und mehr alle unsere Aufgaben erledigen konnte, für uns nicht mehr ausreicht (neue Anforderungen erfordern eine umfassendere Software, die wiederum Hardware usw. erfordert). Konkret wurde dieses Phänomen von Gordon Moore, einem der Gründer von Intel, beschrieben, der sagt, dass sich die Computerleistung alle 18 bis 20 Monate verdoppelt, weshalb dieses Gesetz Moores Gesetz genannt wurde. Daher verfügt unser Mobiltelefon heute über mehr Rechenleistung als die gesamte NASA-Organisation 1969. schickte zwei Männer zum Mond oder z.B. Videospiele, die mehr Rechenressourcen verbrauchen, um dreidimensionale Situationen zu simulieren, als ein einzelner Großrechner im letzten Jahrzehnt (Kaku, 2011).
Zwei Dinge sollten hier sofort getrennt werden. Die heutigen alltäglichen Bedürfnisse konnte dieser Computer nicht erfüllen, aber die andere Seite der Geschichte, allgemein betrachtet, reichte, wie bereits erwähnt, aus, um einen Menschen zum Mond zu bringen. Dadurch wurde der Fortschritt der Wissenschaft unabhängig von der Geschwindigkeit z.B. Verarbeiter und es wird viel Wert auf andere Branchen gelegt, was möglicherweise den Fortschritt behindert. Kurz gesagt: Die Wissenschaft kommuniziert zweiseitig mit dem Computer und passt ihn an sich selbst an.
Allerdings sind Bedürfnisse nicht die einzigen, die die Menschheit vorantreiben. Die Wünsche, die der Mensch erzeugt, unabhängig davon, ob er sie braucht oder nicht, eröffnen einen völlig neuen Raum für Industrien, die darum wetteifern, ihm genau das zu bieten, was er will oder möchte, ohne sich dessen noch bewusst zu sein. Wir dürfen das Marketing nicht vergessen, das die ganze Geschichte damit untermauert, dass es tatsächlich unsere Bedürfnisse und Dinge sind, auf die wir nicht verzichten können, und nicht nur Wünsche, die für uns nicht so notwendig sind. Wenn wir auch den Menschen als soziales und kulturelles Wesen einbeziehen, das sich von anderen unterscheiden und eine eigene Identität bilden möchte, die seinen inneren spirituellen Zustand widerspiegelt (der in gewissem Maße sowohl ein Bedürfnis als auch ein Wunsch ist), erhalten wir ein sehr komplexes Bild des heutigen Kunden, z. B. aus der Sicht von eines Unternehmens, das sein Auto verkaufen möchte, wobei dieses Unternehmen beträchtliche Ressourcen aufwenden muss, um sein Angebot zu recherchieren und zu gestalten, ohne überhaupt in die Produktion dieses Autos einzusteigen.
Wie stellt man also dieses Produkt her und macht es zu etwas, das sich jemand wünscht? Um welche Art von Recherche handelt es sich und wie führt man sie am besten durch, damit sie den wahren Wunsch des Kunden widerspiegelt und etwas, das jemand kaufen wird, ohne dass es auf Lager bleibt und an Wert verliert? Eine der besten Möglichkeiten, ein Produkt herzustellen, besteht darin, dass der Kunde sagt, was er von dem Produkt erwartet, und dann können wir sicher sein, dass wir es ihm verkaufen. Die andere Seite des Problems besteht natürlich darin, wie man das alles mit möglichst wenigen Ressourcen erreichen und dabei jeden Kunden individuell respektieren kann.
Mass Customization
Die ersten, die eine Antwort auf diese Frage gaben, waren Befürworter eines neuen Fertigungsansatzes. Der vor etwa zwanzig Jahren entstandene Ansatz bietet eine Denkweise und Philosophie, mit der die Fertigung unter Berücksichtigung dieser Anforderungen zum beiderseitigen Nutzen organisiert werden kann. Es geht also darum, herzustellen, was jeder Kunde wünscht und bezahlen kann, und dabei Gewinn zu erzielen. Dieser Ansatz heißt Mass Customization. Der Begriff verbindet die englischen Wörter mass und customization und bezeichnet die Individualisierung von Produkten innerhalb der Massenproduktion (nach Suzić, 2014).
Produktion heute
Es gibt viele Produktionsansätze, aber derjenige, der am meisten an Dynamik gewonnen hat und heute am weitesten verbreitet ist, ist die kundenspezifische Anpassung. Wenn es um Individualisierung geht, hängt es immer mit der Zeit zusammen, in der wir leben, und die Annahmen im Zusammenhang mit Individualisierung bestehen hauptsächlich darin, dass sie die beste Art der Produktion und die Herangehensweise an Produktdesign und -produktion vorschreibt. Die Individualisierung schreibt nicht vor, welche Art der Produktion am besten ist und wie ein Produkt erstellt wird. Individualisierung ist ein Ansatz und eine Denkweise, und die besten Methoden und Best Practices der Produktion sind nur eine Folge dieses Ansatzes und im Allgemeinen der Entscheidung, diese Denkweise in der Produktion (Erstellung) anzuwenden.
Alle erfolgreichen Unternehmen folgten diesem Ansatz und bauten erfolgreiche Systeme auf, mit denen sie ihre Produktion so organisieren konnten, dass sie optimal auf den Markt reagieren konnten. Die kundenspezifische Anpassung wurde erwähnt, um auf die Notwendigkeit hinzuweisen, das System in Richtung einer Reduzierung der Inputgrößen in der Produktion im Verhältnis zu den Outputgrößen zu organisieren, und spielte daher als Ansatz eine sehr wichtige Rolle.
Dies hat große Veränderungen in der Art und Weise mit sich gebracht, wie Produkte hergestellt werden, doch im Kern hat sich die Art und Weise der Produktion nicht verändert. Es wird nur eine bessere Organisation geboten.
Material hinzufügen und entfernen
Die bisherige Produktion basiert auf dem Prinzip der Materialabnahme. In der Praxis bedeutet dies, dass ein Stück mit größeren Abmessungen als die Abmessungen des Endprodukts genommen und das Material von dem Stück entfernt wird, bis das Stück auf die endgültigen Abmessungen gebracht ist. Diese Art der Produktion ist auch heute noch in der verarbeitenden Industrie vorherrschend. Natürlich gibt es Ausnahmen, wie zum Beispiel Produkte, die durch Verfahren des Gießens, Blasens, Prägens usw. hergestellt werden. Diese Methoden bieten jedoch keine ausreichende „nachträgliche“ Freiheit bei der Formgebung des Produkts, sondern sind durch die vorherige Vorbereitung (Schablonen, Materialstrukturen usw.) eingeschränkt.
Die Produktionsmethode, die der 3D-Druck bietet, ist genau das Gegenteil der genannten Methode und bietet eine Produktion durch Hinzufügen von Materialien. Diese Produktionsmethode basiert auf dem Prinzip der Zugabe von Materialien, bis das endgültige Maß erreicht ist.
3D-Druck
Bis vor ein paar Jahren schien dieser Ansatz Science-Fiction zu sein, aber es war die Technik, die zur Entstehung dieser Art von Produktion beitrug. Beim dreidimensionalen Druck entsteht ein Objekt durch aufeinanderfolgendes Auftragen von Materialschichten. Es ermöglicht die Herstellung von Teilen und Baugruppen aus mehreren unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen mechanischen und physikalischen Eigenschaften (Wikipedia, 2015).
Wenn wir uns mit dem Wesen des 3D-Drucks befassen, könnte es ihn schon seit der Zeit der „flüssigen Materialien“ geben, aber die Technik hat dazu beigetragen, dass die Kombination einer CNC-Maschine [1] und eines gewöhnlichen Extruders (der etwas Material drücken kann) die Möglichkeit bietet, ein Objekt in drei Dimensionen zu erstellen, was im Bild 1 dargestellt ist.
Bild 1 - Kombination aus CNC-Maschine und Kunststoffextruder (Kartonschneiden auf CNC, 2015) (Was gibt es Neues in der Welt des 3D-Drucks?, 2015) (3D-Druck, 2015)
Natürlich wurden im Laufe der Zeit ausgefeiltere Methoden dieser Art und Techniken zum Verbinden aufgetragener Schichten entwickelt, bei denen ständig ein besseres Finish erzielt, neue Materialien eingeführt und die Konstruktion der Drucker selbst verbessert wird. Erwähnenswert ist auch der damals vorgestellte Drucker der Firma Carbon3D, dessen Konstrukteure sich vom Film „Terminator 2“ inspirieren ließen, in dem ein aus flüssigem Harz gewonnenes Objekt geformt wird (Bild 2). Wie einer der Erfinder dieses Druckers, Joseph DeSimone, sagte, sind 3D-Drucker eigentlich 2D-Drucker, die den Vorgang immer wieder wiederholen, und dieser Vorgang dauerte damals lange. Dieser Drucker zieht „einfach“ das gesamte Objekt aus der mit Hilfe von Licht vorgeformten Flüssigkeit und ermöglicht laut damaliger Quelle einen 25- bis 100-mal schnelleren Druck (Carbon3D, 2015).
Bild 2 – Funktionsprinzip des 3D-Druckers von Carbon 3D. (Carbon3D, 2015)
3D-Druck und Fertigung
Es ist bereits zu erkennen, dass sich der Einsatz von 3D-Druckern auf viele Bereiche der Industrie ausweitet; gedruckt werden Körperteile, Fahrzeugkarosserien, Besteck, Kleidung und sogar Häuser und Gebäude. Als Beispiel nennt die Quelle Boeing, das mehr als 20 000 Teile für seine Flugzeuge druckte (DICKEY, 2015).
Da diese Technologie billiger und zugänglicher wird, prognostizieren Experten auf diesem Gebiet, dass sich diese Art der Produktion von der Industrie zu den Kunden verlagern wird. Mit 3D-Druckern können Menschen ihre eigenen Modelle erstellen, bestehende modifizieren und Produkte an ihre Bedürfnisse anpassen. Im Internet finden Sie bereits viele kostenlose Modelle, die Sie direkt herunterladen und ausdrucken können.
Ein einfaches Beispiel: Viele Menschen haben „normale“ 2D-Drucker zu Hause, dennoch bestehen Copyshops weiter und werden auch von Druckerbesitzern genutzt. Bei 3D-Druckern kann es ähnlich sein. Dafür gibt es mehrere Gründe:
- wirtschaftliche Gründe, denn Massenproduktion ist immer noch günstiger als Einzelproduktion;
- bessere Endbearbeitung, für die die meisten Menschen als Profis nicht die Voraussetzungen haben;
- Kenntnisse über Materialeigenschaften, Konstruktion und Verarbeitungssoftware;
- kreative Fähigkeiten des Einzelnen;
- physische Einschränkungen des Druckers.
Im Hinblick auf die Erfüllung der Kundenbedürfnisse bietet der 3D-Druck unendlich größere Möglichkeiten, Produkte an die Wünsche des Kunden anzupassen, als dies die traditionelle Produktion auf Basis der Subtraktion von Materialien bieten konnte. Aus Sicht des Herstellers ermöglicht es jedoch eine Produktion ohne überschüssige (Abfall-)Materialien, eine Reduzierung der Anzahl der Maschinen, geringere Lagerkosten usw. Außerdem bleibt Raum für die oben erwähnte Individualisierung, bei der Produktplattformen im Voraus hergestellt werden können, auf denen die gewünschten Formen gedruckt werden können und die außerdem den Kunden gerecht werden, mit Liefergeschwindigkeit und dergleichen. Außerdem wird die Möglichkeit eröffnet, ein unfertiges Produkt dort zu belassen, wo es als solches an den Kunden geliefert wird, und der Kunde kann das Produkt auch mit seinem Drucker ausdrucken.
Nachfolgend finden Sie einige 3D-gedruckte Beispiele
Beispiel 1 - Das chinesische Unternehmen WinSun, das sich auf den Hausbau mithilfe von 3D-Technologie spezialisiert hat, „druckte“ sein erstes mehrgeschossiges Gebäude.
Bild 3 – Gedrucktes Gebäude – http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/
Bild 4 – Inneres eines gedruckten Gebäudes – http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/
Beispiel 2 - Local Motors fertigte ein Auto, dessen Strukturelemente und Karosserieteile im 3D-Druck entstanden und anschließend durch weitere Komponenten ergänzt wurden
Bild 5 – Ein Auto, dessen Teile gedruckt sind – http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav\_id=946245
Beispiel 3 - 3D-gedrucktes Gewehr und Pistole
Bild 6 - 3D-Gewehr – http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html
Bild 7 - http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185
Beispiel 4 – 3D-gedruckte Hand für Menschen mit Behinderungen
Bild 8 – 3D-Hand – http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/
Anwendungshinweis: Historische Beispiele, Prognosen, Geschwindigkeitsvergleiche und Unternehmensaussagen ersetzen keinen tatsächlichen technischen und kommerziellen Vergleich. Die Sicherheit des Prozesses hängt von der Maschine, dem Material, der Belüftung, der Temperatur, der Verarbeitung, dem Verwendungszweck des Teils und der fachmännischen Beurteilung des Einzelfalls ab.
Quellen
3D printing. (2015, 4 14). Von Wikipedia, der freien Enzyklopädie: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
Carbon3D. (2015, 04 5). Von Carbon3D | abgerufen CLIP-Technologie – Bahnbrechende Technologie mit Schwerpunkt auf einem abstimmbaren fotochemischen Prozess für den schichtlosen 3D-Druck:: http://carbon3d.com/
DICKEY, M.R. (2015, 4 15). Hope You Trust 3D Printers — Boeing Uses Them To ‘Print’ Parts For Its Planes. Abgerufen von Business Insider: http://www.businessinsider.com/
Kaku, D. M. (2011). Physik der Zukunft.
Kartonschneiden auf CNC. (2015, 4 14). Abgerufen von elitesecurity.org – Webforen: http://www.elitesecurity.org/t415702-0
Suzić, N. (. (n.d.). Novi Sad.
What’s New in the World of 3D Printing? . (2015, 4 14). Abgerufen von Brit + Co: http://www.brit.co/3d-june/
Wikipedia. (2015, 04 12). 3D-Druck. Von Wikipedia abgerufen: http://sr.wikipedia.org/sr-el/3%D0%94_%D1%88%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0
[1] CNC (engl. Computer Numerical Control) ist eine Maschine, die für ihre Bewegung vorab eingegebene Koordinaten verwendet, die abhängig von den gewünschten Positionen im beobachteten Koordinatensystem eingegeben werden.