3D-Insights AM-Trends 2021: Zwischen Innovation und Standardisierung

Redakteur: Stefan Guggenberger

mission-additive.de, ein Partnerportal von maschinenmarkt.ch hat seine Experten gefragt, welche 3D-Drucktechnologien und -Trends das Jahr 2021 prägen werden. Dabei zeigt sich, dass die additive Fertigung zwischen dem Drang nach Innovation und der nötigen Industrialisierung hin- und hergerissen ist.

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Damien Buchbinder von Trumpf sieht für das Jahr 2021 einen starken Trend zu noch größeren Anlagen, die mit zehn oder zwölf Lasern im Bauraum arbeiten.
Damien Buchbinder von Trumpf sieht für das Jahr 2021 einen starken Trend zu noch größeren Anlagen, die mit zehn oder zwölf Lasern im Bauraum arbeiten.
(Bild: gemeinfrei // unsplash)

Das neue Jahr hat begonnen, aber was hält es für die additive Fertigung bereit? Die ersten Marktprognosen zeichnen bereits ein positives Bild für das Jahr 2021. Das englische Marktforschungsunternehmen Context geht beispielsweise davon aus, dass die Absatzzahlen industrieller 3D-Drucker ab der zweiten Jahreshälfte deutlich anziehen werden. Vor allem neue und leistungsfähige Binder-Jetting-Anlagen von HP oder Desktop Metal, die für die Serienfertigung mit Metallen geeignet sind, sollen diese Entwicklung vorantreiben. Ausserdem gehen die Marktforscher davon aus, dass die Fokussierung auf einige Anwendungsgebiete die Reife der Technologie fördert. Als Beispiel nennen sie den Hersteller 3D Systems, der sich auf die Bereiche Gesundheitswesen und industrielle Fertigung fokussiert. Ob diese Einschätzungen auch zutreffend sind, wollten wir von unseren Brancheninsidern wissen. Dabei deutet sich ein Konflikt zwischen neuen Technologien beziehungsweise Materialien und der Standardisierung, die für die Etablierung in der Industrie notwendig ist, an.

Mehr Brancheninsights: Wie unsere Experten die Folgen der Corona-Pandemie auf die additive Fertigung einschätzen, lesen Sie hier.

Mehr Laser, neue Materialien und neue Pulverbettanlagen

2021 werden wir noch grössere additive Fertigungssysteme sehen, die mit zehn oder zwölf Lasern arbeiten, erklärt Damien Buchbinder von Trumpf. Diese sind der Schlüssel zu mehr Effizienz, bringen aber auch neue Herausforderungen mit sich. Je mehr Laser im Bauraum aktiv sind desto herausfordernder ist die Steuerung der Gaszufuhr.

Andrea Berneker und Kilian Rottenberger von German Reprap sehen hingegen einen Trend zu technischen Thermoplasten und High Performance Werkstoffen, welche mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit überzeugen sollen. Neben Verbesserungen im Bereich der Spitzentechnologie gehen sie aber auch davon aus, dass zeitsparendes Plug-and-Play bei Standardmaterialien und -anwendungen eine grössere Rolle spielt.

Dazu haben einige Hersteller, beispielsweise Voxeljet, Nexa3D und Formlabs, neue Pulverbettdrucker angekündigt, hält Felix Ewald von Dyemansion fest. Besonders gespannt ist er auf die neue LaserProFusion-Technologie von Eos.

Selbst im Krisenjahr 2020 hat AM viele Fortschritte gemacht. Beispielsweise setzt dieser Überschalljet von Boom Supersonic auf 3D-gedruckte Titanbauteile, um Geschwindigkeiten von über 2700 km/h zu erreichen.

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12 positive Entwicklungen im Jahr 2020

Standardisierung als Schlüssel zur Serie

Neben neuen Anlagen und Materialien sehen unsere Experten aber vor allem einen grossen Bedarf zur Standardisierung der bestehenden Technologien, um eine additive Serienproduktion möglich zu machen. „Ich denke, dass vor allem die Möglichkeit einer Serienproduktion von funktionellen Bauteilen ein sehr grosser Trend für das Jahr 2021 sein wird, da die Industrie ebenso Schritt für Schritt einige Prozessketten durch den 3D Druck ersetzt“, erklärt Kristina Hager von Cubicure. Damit diese Serienproduktion Realität wird, ist eine Standardisierung der Anwendungen nötig. Zu diesen Standardanwendungen gehören laut Christoph Hauck, Vorstand bei Toolcraft, unter anderem die bekannten Pulverbett- sowie Pulverdüsenverfahren.

Wie das gelingen kann, fasst Lutz Feldmann von Markforged zusammen: "Letztlich ist die erfolgreiche, dauerhafte Applikation einer Technologie der Schlüssel zur industriellen Umsetzung. Nur dann wird sie sich etablieren."

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Welche 3D-Drucktechnologien und -Trends werden das Jahr 2021 prägen und warum?

Wir haben sowohl auf der Formnext als auch in den Monaten davor gemerkt, dass Lattices (Gitternetzstrukturen) ein Thema ist, das auf hohes Interesse stösst. So fand unser Vortrag auf der Formnext dazu grossen Anklang und wir bekommen täglich neue Anfragen rund um dieses Thema. Das liegt sicherlich auch daran, dass Lattices genau das zeigen, wofür die additive Fertigung steht: neue und spezifisch auf die Anwendung zugeschnittene Design-Möglichkeiten, die mit traditionellen Fertigungstechnologien nicht möglich wären. - Lisa Krämer von Forward AM

Ich denke, dass vor allem die Möglichkeit einer Serienproduktion von funktionellen Bauteilen ein sehr grosser Trend für das Jahr 2021 sein wird, da die Industrie ebenso Schritt für Schritt einige Prozessketten durch den 3D Druck ersetzt. Speziell in der Anfangsphase, bei der Findung von passenden Designs, oder bei Bauteilen von mit geringen Stückzahl pro Jahr, die neben der Präzision auch die passendenmechanischen Eigenschaften aufweisen. In Kleinteilesegmenten, zum Beispiel Elektronikindustrie stehen erste Applikation vor der additiven Serienfertigung. - Kristina Hager von Cubicure

Weiterhin werden wir viele neue Materialien auf dem Markt sehen, was als sehr positiv zu werten ist. Ebenso werden wir einige neue industrielle Pulverdrucker sehen. Xaar, Voxeljet, Nexa3D, Formlabs haben Pulverbettdrucker angekündigt. Ebenso bin ich sehr auf erste Einblicke in die LaserProFusion Technologie von EOS gespannt.
Auch wir als DyeMansion werden im Post-Processing Bereich einige Neuerungen vorstellen. Es bleibt also spannend! - Felix Ewald von Dyemansion

Wir werden viele neue Technologien und Entwicklungen sehen und die Konsolidierungswelle wird weitergehen. Grosse Player werden mit industrietauglichen Lösungen sichtbar werden, so zum Beispiel Evonik mit Materiallösungen im Bereich der Photopolymere. - Sylvia Monsheimer von Evonik

Die Trends gehen aus unserer Sicht in Richtung technische Thermoplaste und High Performance Werkstoffe mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit. Auch das Optimieren der Druckzeit dank schnellerer Druckgeschwindigkeit bei gleichbleibend guter Qualität wird an Relevanz gewinnen. Eine grosse Rolle spielt einerseits die Individualisierung, andererseits zeitsparendes Plug-and-Play bei Standardmaterialien und -anwendungen.
Weitere Stichpunkte sind neue und verbesserte Möglichkeiten bei der Nachbearbeitung, die Produktion seriennaher Bauteile und das Kombinieren von Hart- und Weichkomponenten. - Andrea Berneker und Kilian Rottenberger von German Rep Rap

Ich denke, dass sowohl das Draht basierte Verfahren (Metall, Kunststoff), sowie gedruckte Elektroniken Zuwächse erhalten. Durchaus auch vorstellbar für das Binder-Jetting-. Pulverbett- sowie Pulverdüsen-Verfahren, diese sind ja mittlerweile 'standardisiert' und werden ihren Weg gehen. - Christoph Hauck von Toolcraft

In den letzten Jahren hat sich 3D Druck als Herstellungsverfahren von Kleinserien und Prototypen etabliert. Die Anforderungen an Design, Funktionalität und Individualität führen in immer mehr Branchen und Anwendungen zu einer vollautomatisierten 3D-Druck Serienfertigung. Hierfür sind die Anforderungen an Maschinen, Material und Prozesse zu lösen. - Karsten Müller von Rapidshape

Viele Aktivitäten sind momentan im Binder Jetting zu verzeichnen. Dies betrifft insbesondere frühe Anwendungs-Screenings und Machbarkeitsanalysen. - Matthias Schmidt-Lehr von Ampower

Es werden nicht so sehr einzelne Technologien sein, vielmehr die Anwendungen dieser. Letztlich ist die erfolgreiche, dauerhafte Applikation einer Technologie der Schlüssel zu einer industriellen Umsetzung. Nur dann wird sie sich etablieren. - Lutz Feldmann von Markforged

Vor allem das Continuous LSPc Verfahren von Nexa3D wird die Serienfertigung im Bereich Photopolymer prägen. Einer der prägenden Trends wird die Konsolidierung der Akteue Marktteilnehmer sein. - Maximilian Neck von Production to go

Wir sehen einen starken Trend hin zu noch grösseren Anlagen mit noch mehr Lasern, die gleichzeitig im Bauraum arbeiten. 2021 wird also das Jahr von 3D-Druckern mit zehn oder zwölf Lasern. Das klingt ziemlich toll, ist aber alles andere als trivial. So ist es beispielsweise eine grosse Herausforderung, die Temperatur sowie die Gaszufuhr im Bauraum bei einem Multilaserprozess zu steuern. Das erfordert viel Entwicklungsarbeit.

Entscheidend für die Effizienz von AM ist die Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette. Hierbei hilft ein geschicktes Bauteile-Design, genauso wie einfachere, teilweise automatisierte vor- und nachgelagerte Prozesse. Genau hierfür haben wir im Rahmen der virtuellen Messe-Ersatzveranstaltung Formnext Connect auch neue Lösungen vorgestellt. - Damien Buchbinder von Trumpf

In den letzten zehn Jahren hat das Bewusstsein für den Wert der additiven Fertigung in der verarbeitenden Industrie deutlich zugenommen. Die Branche hat einen dramatischen Wandel vollzogen – weg von der primären Verwendung für Prototypen und hin zu Produktionslösungen. - Rajeev Kulkarni von 3D Systems

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal mission-additive.de

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