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Hochschule Luzern: Studie zum Erfolg von Additive Manufacturing 3D-Druck erobert Schweizer Industrie

| Redakteur: Konrad Mücke

Jedes vierte Industrieunternehmen in der Schweiz verwendet heute 3D-Drucker. Bis zum Jahr 2021 wird es bereits jedes dritte sein, so eine Studie der Hochschule Luzern. Damit hat der 3D-Druck das Potenzial, die Spielregeln ganzer Wirtschaftszweige grundlegend zu verändern.

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Lernen für die Zukunft: Im Fab-Lab der Hochschule Luzern befassen sich die Studierenden und angehenden Ingenieure in Theorie und Praxis mit dem 3D-Druck
Lernen für die Zukunft: Im Fab-Lab der Hochschule Luzern befassen sich die Studierenden und angehenden Ingenieure in Theorie und Praxis mit dem 3D-Druck
(Bild: Hochschule Luzern)

Die Verbreitung des 3D-Drucks hat in der Schweiz nach der Jahrtausendwende begonnen und seit dem Jahr 2010 Fahrt aufgenommen. Während im Jahr 2012 noch knapp fünf Prozent aller Firmen der Schweizerischen Sachgütererzeugung mit 20 oder mehr Beschäftigten 3D-Drucker verwendeten, sind es heute bereits 24 Prozent. Bis 2021 werden es 31 Prozent sein. Das zeigt die Studie «European Manufacturing Survey – Schweiz», die seit dem Jahr 2001 von der Hochschule Luzern regelmässig durchgeführt wird.

Bevorzugt für Prototypen

Am häufigsten wird 3D-Druck in der Elektro- und Elektronikindustrie und im Fahrzeug- und Maschinenbau eingesetzt. Aufholpotenzial gibt es in den Sektoren Nahrungsmittel, Holz und Papier sowie in der Chemiebranche. Vielfach wird der 3D-Druck im Prototyping verwendet. «Der regelmässige Einsatz im Prototyping senkt die Einstiegshürden, um diese Technologie auch in der Fertigung zu implementieren», erläutert Jan Kraner, Leiter der Studie und Dozent an der Hochschule Luzern. In der Fertigung ermöglicht die Technologie die Produktion in kleinen Mengen. «Dadurch eignet sich der 3D-Druck nicht nur für die Massenproduktion, sondern wird auch für Kleinbetriebe immer interessanter», so Jan Kraner.

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Produktion zurück in die Schweiz?

Der 3D-Druck ermöglicht, dreidimensionale Gegenstände Schicht für Schicht aus flüssigen oder festen Werkstoffen wie Pulver, Kunststoff oder Metall zu fertigen. Mit sinkenden Kosten und zunehmender Leistungsfähigkeit von 3D-Druckern könnte diese Technologie viele herkömmliche Produktionsprozesse ersetzen, besonders dort, wo komplizierte Strukturen erzeugt werden. «Das würde die Herstellung vollkommen neuer Produkte erlauben und neue Marktchancen für Unternehmen eröffnen», sagt Jan Kraner und ergänzt: «Der 3D-Druck hat das Potential, die Spielregeln der Wirtschaft zu verändern.» Eine Folge des vermehrten Einsatzes der 3D-Drucktechnologie könne laut Jan Kraner sein, dass der Schweizer Produktionsstandort den Billiglohnländern wieder vermehrt vorgezogen wird. «Der allgemeine Trend in der Schweizer Maschinen-, Elektro- und Metallindustrie deutet auf die vermehrte Verlagerung der Produktion zurück in die Schweiz hin», sagt Jan Kraner. Seit 2015 sei in dieser Branche die

Auslagerung ins günstige Ausland zurückgegangen. «Neue Technologien wie der 3D-Druck und deren Verbreitung im selben Zeitraum können bei solchen Entwicklungen eine entscheidende Rolle spielen.».

Weiteres Potenzial zu erschliessen

Laut den Studienautoren gibt es noch einige technologische Herausforderungen zu meistern, damit das volle Potenzial der 3D-Druck-Technologie entfacht werden kann. Das bestätigt auch Marco De Angelis, Dozent für Produktentwicklung an der Hochschule Luzern und Leiter der Hi-Tech-Werkstatt «FabLab», in der auch mit 3D-Druckern gearbeitet wird. «Insbesondere bei

genauen Fertigungstoleranzen und bei metallischen Werkstoffen ist beim Arbeiten mit 3D-Druckern noch ein hohes Mass an Nacharbeit nötig», so Marco De Angelis. Nach dem Drucken müssen die Teile also noch aufwändig bearbeitet werden. Dieser Arbeitsschritt ist nur schwer automatisierbar und deshalb teuer. Grosses Potenzial hat die additive Fertigung – wie der 3D-Druck auch genannt wird – immer dann, wenn die Stückzahlen limitiert aber mit individuellen oder kundenspezifischen Eigenschaften versehen sind. «Der generative Aufbau der Bauteile erlaubt beliebige und komplizierte Formen», sagt Carsten Haack, Dozent am Institut für Maschinen- und Energietechnik der Hochschule Luzern. «Das ist insbesondere für den Leichtbau oder für Anwendungen in der Strömungstechnik spannend, beispielsweise bei der Herstellung von Düsen und komplexen Kühlkanälen.» Wie bei anderen Fertigungsverfahren müssen auch im Umgang mit der 3D-Druck-Technologie verschiedene Grundregeln eingehalten werden, um das Potenzial voll auszuschöpfen. Carsten Hack: «Hier ist zukünftig speziell auch die Aus- und Weiterbildung von Fachkräften gefordert.».

Anmerkung der Redaktion: Informationen über die Technologie unterschiedlicher generativer Verfahren und deren Anwendung erhalten Interessenten zur Messe AM Expo in Luzern am 3. und 4. März 2020. - kmu - SMM

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