Trendreport Die wichtigsten Trends für die Industrie 2024

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KI, Smart Factories und 4D-Druck: Björn Klaas, Vice President and Managing Director von Protolabs Europe, gibt seine Einschätzungen zu den Fertigungstrends für 2024 ab.

Wie der 2023 erschienene Trendreport «Die Balance der Innovation: Die Zukunft der Fertigung entschlüsseln» von Protolabs zeigt, haben geopolitische Spannungen, anhaltende Unterbrechungen der Lieferketten, steigende Kosten, neue Anforderungen an die Arbeitskräfte und Nachhaltigkeitsziele im vergangenen Jahr ein Gefühl der Dringlichkeit und Notwendigkeit von Innovationen in der Fertigung geschaffen und werden dementsprechend auch 2024 zentral für künftige Entwicklungen hinsichtlich neuer Technologien und Fertigungsmethoden sein.

Mit KI & Smart Factories neue Ziele verwirklichen

Laut Protolabs wird 2024 der Übergang zu intelligenten Fabriken mit einer stärkeren Integration von KI, 5G, Internet der Dinge (IoT), Datenanalyse und Cloud Computing erfolgen. Dies soll unter anderem zahlreiche Vorteile wie Kosteneinsparungen, aber auch die Steigerung der Produktqualität, Sicherheit und Nachhaltigkeit mit sich bringen.

Während 2023 ein Rekordjahr für die Implementierung von 3D-Druckern und additiver Fertigung innerhalb der Industrie darstellte, werden im kommenden Jahr die Effizienz, Geschwindigkeit und die vermehrt zu beobachtenden konkreten Anwendungsfälle von KI einen zusätzlichen Schub in der additiven Fertigung auslösen. «Traditionell wurde die additive Fertigung besonders zur Herstellung von Prototypen benutzt», erklärt Björn Klaas. «Was wir derzeit beobachten können, ist allerdings, dass immer mehr Unternehmen auch reguläre Bauteile, die schlussendlich im fertigen Produkt verbaut werden, fertigen lassen. Eine besondere Rolle spielen dabei der Metall-3D-Druck und immer modernere Druckverfahren – aber eben auch die Anwendung von KI, die diese Entwicklung weiter vorantreiben wird.»

Dezentralisierte Betriebe zur Überwindung von Lieferkettenschwierigkeiten

Eine weitere Prognose, die Protolabs und Björn Klaas für das kommende Jahr ausmachen, ist die stärkere Fokussierung der Industrie auf dezentralisierte Betriebe. Die Herstellung von Produkten so nah wie möglich an ihrem Verwendungsort biete zahlreiche Vorteile – nicht zuletzt können dadurch lange Transportwege für Teile und Produkte vermieden werden. Unternehmen sollen so Unsicherheiten in Bezug auf die Lieferkette überwinden.

«Dadurch, dass die unterschiedliche Verfügbarkeit von Ressourcen, Spezialisierungen auf einzelne Fertigungsprozesse und bestehende gewachsene Lieferketten es nicht immer ermöglichen, mit lokalen Einrichtungen oder Lieferanten zusammenzuarbeiten, erscheint diese Prognose zunächst kontrainduktiv», erklärt Björn Klaas. «Dennoch ermöglicht eine engere Kooperation mit lokalen Partnerunternehmen es, flexibler zu sein und schneller auf sich ändernde Kundenbedürfnisse und Markttrends zu reagieren. Hersteller werden daher 2024 zunehmend einen hybriden Ansatz verfolgen, bei dem sie je nach Bedarf sowohl eine zentrale Fabrik als auch ein Netz lokaler Einrichtungen nutzen können.»

Untermauert wird dieser Trend durch den Report von Protolabs, in dem rund 55 Prozent der Hersteller angaben, auch Alternativen wie «Friendly Shoring» in Betracht zu ziehen. Darunter versteht man das Verlagern von Lieferketten und Produktion in Länder, welche ähnliche Werte und eine ähnliche Kultur wie das eigene Heimatland aufweisen.

Seite an Seite mit Cobots – die Zukunft der Arbeitskraft?

Zweifellos verändern KI und andere Technologien wie Cobots die Art und Weise, wie Arbeit verstanden und gelebt wird – die Studie von Protolabs zeigt allerdings auch auf, dass die Befragten die menschliche Kreativität als entscheidendes Element für Innovationskraft ausmachen. Mehr als die Hälfte der Befragten (56 Prozent) glaubt, dass Cobots die Produktivität der Mitarbeitenden steigern werden, und 57 Prozent sagen, dass sie eine bessere Ideenfindung unterstützen werden. Während Cobots repetitive und schwere Aufgaben übernehmen, können sich Mitarbeitende dementsprechend auf kreativere Aspekte ihrer Arbeit konzentrieren.

«Der sich immer stärker verschärfende Fachkräftemangel zeigt klar auf, dass Mitarbeitende nach wie vor höchste Relevanz für Unternehmen haben», führt Björn Klaas aus. «Unternehmen müssen sich anpassen, um Talente anzuziehen und zu halten. Neben einer verstärkten Konzentration auf eine stärkere Unterstützung durch Cobots und Robotik in den Fabrikhallen sind auch andere moderne Revolutionen innerhalb der Arbeitswelt Ansätze, um hier die Produktion der Zukunft zu gestalten.»

Neue Materialien – 3D bis 4D

Soft-Robotik und neue Materialien werden in den nächsten fünf Jahren den grössten Einfluss auf die Entwicklung der Fertigung haben, wie der Statusbericht 2023 zur Fertigungsrobotik von Protolabs zeigt. Für die Soft-Robotik, z. B. Greifer, die es Robotern ermöglichen, mehr logistische Aufgaben zu übernehmen, wird laut dem Bericht zwischen 2022 und 2027 eine jährliche Wachstumsrate von 35,1 Prozent erwartet, wobei vorrangig Biomedizin, Lebensmittel und Landwirtschaft davon profitieren sollen. Zu Bedenken gelte dabei, dass der Einsatz neuer Materialien und Technologien zusätzliche Iterationen zur Prüfung und Verfeinerung erfordere, so dass die digitale Fertigung ein Schlüsselelement zur Beschleunigung dieses Entwicklungszyklus sei.

Neue Materialien sollen auch in formverändernden Systemen, auch bekannt als 4D-Druck, eingesetzt werden. Durch die Verwendung reaktionsfähiger Materialien, die auf äussere Einflüsse wie Wärme, Licht, Feuchtigkeit, elektrischen Strom oder Druck reagieren, können 4D-gedruckte Objekte ihre Form oder Eigenschaften verändern. «Bereits heute zeigen zahlreiche Beispiele aus der Forschung – aber auch tatsächliche Anwendungsgebiete – wie revolutionär diese Technologie ist», erklärt Björn Klaas. «Dass entsprechende Anwendungen in 2024 an Bedeutung gewinnen werden, ist dementsprechend ein Trend, mit dem zu rechnen ist!» Beispiele für die Entwicklung dieser Systeme sind:

• Luft- und Raumfahrt: 4D-gedruckte Drohnenflügel, die sich als Reaktion auf Stimuli um bis zu 20 Grad biegen können, was die Effizienz erheblich verbessert

• Medizintechnik: Implantate, die sich mit der Zeit an den Körper eines Patienten anpassen

• Intelligente Textilien, die ihre Atmungsaktivität an die Luftfeuchtigkeit anpassen

• Komponenten in einem Sanitärsystem, die sich als Reaktion auf Temperaturschwankungen ausdehnen oder zusammenziehen

Nachhaltigkeit als Motor der Innovation

«Nachhaltigkeit hat in der Fertigung nach wie vor oberste Priorität, sowohl bei den Verfahren der Unternehmen als auch bei den von ihnen hergestellten Produkten», erklärt Björn Klaas. «Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und der Energiesektor haben gesetzliche Ziele zu erreichen, wie z. B. den Netto-Nullverbrauch bis 2050, so dass sich ein Grossteil ihrer Produktentwicklung auf die Reduzierung von Kohlendioxid und die Integration hocheffizienter Technologien konzentriert.» Protolabs eigene Studie mit 450 Führungskräften aus dem verarbeitenden Gewerbe zeigt, dass Nachhaltigkeit ein wichtiger Motor für Innovationen und ein Hauptgrund für Hersteller ist, neue Produkte zu entwickeln. Die digitale Fertigung spiele dabei eine wichtige Rolle, da sie eine lokalisierte Produktion ermögliche und zu weniger Abfall führe.

«Dementsprechend – und das kann kaum genug unterstrichen werden – ist Nachhaltigkeit für die Industrie 2024 und auch in den folgenden Jahren eines der wichtigsten Themen. Für Protolabs ist klar, dass wir für unsere Partner und Kunden hier auch im kommenden Jahr als exzellenter und nachhaltiger Fertigungsdienstleiser zur Verfügung stehen werden», führt Björn Klaas abschliessend aus. (neu)

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