Additive Fertigung in der Industrie „Entwickler müssen ihre Denke ändern“

Herr Sorkin, der Markt rund um den 3D-Druck wächst rasant an. Die Unternehmensberatung IDC beispielsweise schätzt das jährliche Wachstum bei den Ausgaben für Hardware, Software und Materialien auf rund 21 Prozent. Wie schätzen Sie die Entwicklung ein?

Die generelle Entwicklung der Industrie kann man schon so beziffern – also über alle Fertigungsformen und Arten von 3D-Druckern hinweg. Im Desktop- oder im Metallbereich ist das Wachstum jedoch viel höher. Gerade im Desktop-Bereich sprechen wir über Druckermodelle in einer Preisklasse von unter 20.000 Euro, wozu auch unsere Marke gehört. Hier entwickelt sich der Markt viel, viel schneller als zum Beispiel im Bereich der SLS-Verfahren, da die Zahl der möglichen Kunden dort einfach eingeschränkt ist und sie die Technologie langsamer adaptieren als Kleinbetriebe oder mittelständische Unternehmen. Um also noch einmal auf Ihre Frage zurückzukommen: 20 bis 30 Prozent ist die Industriewachstumsrate, die wir auch über alle Technologien verteilt spüren. In unserer Branche liegt die jährliche Wachstumszahl sogar deutlich über 50 Prozent jährlich.

Welche Branchen und Märkte sind für Formlabs derzeit besonders interessant?

Natürlich sind Prototyping und Engineering nach wie vor unsere Hauptzielmärkte. Doch es gibt 20 Millionen CAD-User weltweit und diese 20 Millionen sind unsere Zielgruppe. Das kann von Auto- über Sexspielzeug- bis hin zur Drohnenherstellung reichen. Was wir derzeit außerdem erforschen, ist der Dentalmarkt. Zahntechniker und Zahnärzte finden diese Technologie sehr ansprechend und haben dadurch viele Anwendungsmöglichkeiten vor Ort – in der Praxis oder in der Zahnklinik. Dieser Markt wächst rasant, gerade seit Mitte letzten Jahres. Ähnliches gilt für den Bereich der personalisierten Fertigung, also Customization beziehungsweise Mass Customization.

Herr Sorkin, der 3D-Druck ist ein absoluter Wachstumsmarkt mit Zuwächsen von rund 20 Prozent pro Jahr. Wie lange wird es Ihrer Einschätzung nach dauern, bis der 3D-Druck endgültig in der Industrie ankommt?

Die Zahlen sind heute schon sehr gut. Wenn wir aber als Ziel veranschlagen, dass 3D-Drucker in 70 Prozent aller Hardwarebetriebe vorhanden sein sollen, wird das sicherlich noch rund fünf Jahre dauern. Vieles hängt auch mit der Software zusammen. Mittlerweile ist nicht mehr die Hardware, sprich der 3D-Drucker, das Bottle­neck, sondern es ist die Software. Viele Unternehmen arbeiten noch mit Hardwareprodukten, die gar keine CAD-Software verwenden. Das heißt, wenn der CAD-Markt schneller mitwächst, einfacher und zugänglicher wird, dann wirkt sich das auch positiv auf die 3D-Drucker-Branche aus.

Damit sprechen Sie gleich einen wichtigen Punkt an: die Konstruktion. Müssen Produktentwickler, die additive Verfahren einsetzen wollen, anders denken lernen?

Die Entwickler müssen sich entkoppeln von diesem Konstruktionsgedanken. Sie müssen ihre Denke ändern. Das ist auch der Sinn des 3D-Drucks. Sie sollen sich keine Beschränkungen auferlegen. Natürlich erlauben uns die Software oder technische Gegebenheiten nicht immer alle Freiheiten. Man muss nach wie vor darauf achten, wie man ein Model platziert und konstruiert. Aber es ist das Ziel von Form­labs, dass der Kunde sich überhaupt keine Gedanken darüber machen muss, ob etwas druckbar ist. Er soll stattdessen überlegen, wie das Design funktional eingesetzt werden kann. Der 3D-Drucker übernimmt dann die Fertigung.

Es geht also mehr darum sich, sich auszuprobieren und gleichzeitig die ganze Entwicklung beschleunigen zu können?

Genau. Das Produkt ist schnell ausgedruckt. Wenn es nicht passt, versucht man das nächste. Man muss keine neuen Spritzgussformen bestellen und einbauen, sondern kann jetzt einfach vor Ort ausdrucken und testen: Passt es, passt es nicht. Das ist unglaublich effizient, auch von der Zeitersparnis her.

Wann lohnt sich überhaupt die Einbindung von additiven Verfahren in der Massenfertigung?

Wenn ein Modell oder ein Produkt in der Masse hergestellt wird, aber kleine Unterschiede aufweist, also ein bisschen customized ist, hat der 3D-Druck entscheidende Vorteile. Wenn wir zum Beispiel einen haptischen Punkt an einer Fernbedienung verändern wollen, müssen bei einem traditionellen Verfahren neue Spritzgussteile hergestellt werden. Mit dem 3D-Druck existiert diese Limitierung nicht. Es lassen sich große Stückzahlen schnell und automatisiert produzieren, ohne Einbußen bei der Customization zu haben. Daneben gibt es außerdem Unternehmen, die Farmen von 3D-Druckern betreiben. Für die ist es kein Problem, auch normale, nicht individualisierte Teile kostengünstiger zu produzieren als im Spritzgussverfahren. Denn sie müssen den Drucker nur hinstellen und die Datei hochladen.

Bis zu welchen Stückzahlen lohnt sich der 3D-Druck?

Die frühere Grenze gibt es nicht mehr, wonach man für die Herstellung eines Stückes auf 3D-Druck, für größere Mengen aber auf andere Fertigungsverfahren gesetzt hat. Vielmehr reden wir eigentlich schon von einem Break-even Point bei circa 10.000 Stück mit unseren Geräten. Das ist seit letztem Sommer auch der Indus­triestandard. Zwar lohnt es sich je nach Produkt vielleicht immer noch, sofort zum Spritzguss überzugehen, aber bis zu diesen 10.000 Stück einer zu produzierenden Serie, da sind wir sehr sicher, lassen sich die meisten Anwendungsbeispiele sehr effizient mit 3D-Druckverfahren umsetzen.

Welche Vorteile bringen additive Verfahren noch mit sich im Gegensatz zur konventionellen Fertigung?

Auf jeden Fall ist die Geschwindigkeit ein entscheidender Vorteil – die kürzere Run Time von der Idee bis zum Produkt in der Hand. Dazu kommt der Kostenvorteil gegenüber traditionellen Fertigungsverfahren, gerade was den logistischen Aufwand betrifft. Wenn eine Maschine hier steht und bestimmte Teile ganz woanders hergestellt werden, verliert man nicht nur Zeit. Es geht auch um die Komplexität. Wir haben zum Beispiel ein Büro in Berlin, eines in China, eines in den USA. Mit unseren 3D-Druckern können wir Dateien in minutenschnelle von einem Gerät auf das andere schicken und die Teile werden an jedem Ort in derselben Qualität ausgedruckt. Es muss nichts feinjustiert werden. Das ist viel agiler und damit auch kosteneffizienter pro Stück – bis zu einer bestimmten Menge natürlich. Dazu kommt die Materialvielfalt in einer kleinen Plattform. Mit unseren Druckern stehen dem Anwender zwölf verschiedene Materialien zur Verfügung, mit denen sich verschiedene Anwendungsbeispiele umsetzen lassen.

Und die Nachteile?

Die eben angesprochenen Materialien können auch ein Fluch sein. Denn wir können bestimmte Materialien nicht so schnell entwickeln und produzieren, wie es vom Markt gefordert wird. Unternehmen benötigen zum Beispiel eine bestimmte Eigenschaft im finalen Produkt, die der 3D-Markt aber noch nicht bieten kann. Für manche ist es also ein Flaschenhals, wenn man mit einem ganz bestimmten Material in hoher Stückzahl drucken möchte, es aber mit 3D-Druck noch nicht möglich ist. Außerdem sind die Materialien natürlich ein bisschen teurer als ein ABS-Kunststoff für den Spritzguss. Ein anderer Knackpunkt sind außerdem die Software-Skills. Für Ingenieurbüros ist die Verwendung von CAD-Programmen sicherlich kein Problem, aber vielleicht für den Start-up-Gründer, der zwar eine tolle Idee vom Produkt, jedoch nicht die notwendigen Software-Kenntnisse hat.

Angenommen ein Unternehmen möchte nun Ihre 3D-Drucker einführen. Welche Fähigkeiten benötigen die Mitarbeiter dafür?

Das ist letztlich die Herausforderung. Denn die Kunden fragen, brauche ich dafür einen Spezialisten, muss ich einen Kurs besuchen? Die Antwort ist: Nein, das muss man mittlerweile nicht mehr. Man kann einen 3D-Drucker wirklich innerhalb von zehn bis 20 Minuten verwenden. Sie müssen lediglich die Konstruktionsdatei aus Ihrem CAD-Programm exportieren, auf den Drucker übertragen und fertig. Ein 3D-Drucker funktioniert im Prinzip wie ein MP3-Player. Mit unserer Lösung Form Cell kann der Vorgang sogar automatisiert ablaufen. Hierbei handelt es sich um eine automatisierte Fertigungsstation mit einem Roboterarm, die den Druck und den Wiederstart des Druckes selbst steuert, so dass die Maschine wirklich 24 Stunden, sieben Tage die Woche durchlaufen kann.

Wie helfen Formlabs-Geräte dabei, den Fertigungsprozess zu vereinfachen?

Der Drucker übernimmt sehr viele Aufgaben von den Anwendern, angefangen bei der Software. Sie überprüft die Datei und meldet „druckbar“ oder „nicht druckbar“. Im letzteren Fall werden auch die Ursachen dafür genannt. Somit muss der Kunde ein Modell vielleicht nicht komplett remodellieren. Ein weiterer wichtiger Punkt ist das Post Processing. Das Bauteil lässt sich unmittelbar nach dem Druck nicht gleich verwenden; man muss es erst aushärten lassen. Dafür haben wir ebenfalls automatisierte Produkte, Form Cure und Form Wash, die diese Aufgabe übernehmen.

Gibt es für die Fertigungsstation Form Cell schon ein Verfahren, um insbesondere die Materialzuführung zu automatisieren?

Aktuell noch nicht, aber das Nachfüllen der Drucker ist möglichst einfach gelöst. Wir arbeiten mit Kartuschen. Werden sie ausgetauscht, erkennt der Drucker sofort, welches Material eingesetzt worden ist. Außerdem zeigt der Drucker an, wie hoch die Kosten für das Bauteil ausfallen und wie lange der Druck dauern wird. Zudem warnt einen das System, bevor man den Druck startet. Es teilt dem Nutzer dann mit, wie viele Teile mit der aktuellen Kartusche noch gedruckt werden können und wann sie ausgetauscht werden muss, damit der Vorgang reibungslos weiterläuft. Es gibt also eine Art proaktive Planungsphase bei Form Cell.

Lässt sich eine modulare Einheit wie Form Cell auch in bestehende Anlagen integrieren?

Natürlich. Die Materialien sind schon Endprodukt reif. Wir haben Kunden, die die gedruckten Teile in weiteren Produktionsstätten einsetzen, sei es als Hilfskomponente oder als Funktionsteil. Wenn es um ein größeres, komplexeres Projekt geht, helfen wir den Kunden außerdem, unsere Fertigungseinheiten in seine Anlage zu implementieren. Gegebenenfalls generieren wir auch Schnittstellen, damit sich Form Cell in die Automatisierungsprozesse des Kunden einpasst. Dafür haben wir auch ein Team, das auf die Integration spezialisiert ist. Dabei geht es primär um Softwareschnittstellen und darum, unsere Geräte in das ERP und die Fertigungssoftware unserer Kunden zu integrieren.

Wie wichtig sind in diesem Zuge Geschäftsmodelle wie zum Beispiel Printing as a Service?

Sehr wichtig, insbesondere Druckdienstleister sind Großkunden von uns. Dadurch, dass die Maschine sehr günstig ist, kann ich, wenn mein Bedarf steigt, sehr schnell aufskalieren. Wir sind allerdings kein Dienstleister und werden es auch in Zukunft nicht, weil gerade das unsere Kunden sind. Wir fokussieren uns vielmehr auf die Kreierung der Digitalfertigungslösung und deren Vertrieb. Zu unseren Kunden gehört auch eine steigende Anzahl von 3D-Druck-Dienstleistern regional, hier in Deutschland, aber auch weltweit. Das sind unsere Hauptkunden.

Abschließend möchte ich Sie noch um einen kurzen Ausblick bitten. Planen Sie, Ihr Portfolio demnächst noch um andere Druckverfahren zu erweitern, zum Beispiel in Richtung Metalldruck?

Was ich sagen kann ist folgendes: Formlabs möchte sich langfristig nicht primär als ein SLA-3D-Druck-Hersteller positionieren. Formlabs möchte sich vielmehr in der digitalen Fertigung, also der Digital Fabrication, als Marktführer etablieren. Uns beschäftigt vor allem die Frage, wo man die digitale Fertigung revolutionieren oder überhaupt erst möglich machen kann. Diesbezüglich sehen wir uns natürlich auch den Metalldruck und andere Anwendungen an. Aber wir erwägen zuerst, ob es zu unserer Kultur passt, 3D-Druck-Technologie accessable zu machen. Wir suchen nach Anwendungsbeispielen, in denen wir tausende Maschinen in den Markt setzen und neue Kunden abholen können – insbesondere den Mittelständler, der bisher vielleicht noch nichts mit dieser Technologie zu tun hatte.