3D Druck in der Logistik

Seit 2016 sitze ich in meiner Freizeit an threedom und möchte den 3D-Druck bekannter und beliebter machen. Bereits 2013 habe ich in meinem Studium zum Dipl. Logist. die ersten Erfahrungen gesammelt und später auch Forschungsprojekte in die Richtung geleitet. Auf dieser Seite findest du Links zu Produkten (=Affiliatelinks), an denen ich in dazuverdiene, wenn du sie dir auch kaufst. Dadurch unterstützt du threedom und die Produkte sind nicht teurer als ohne Link. Die Info hierzu habe ich bereits ab dem ersten Link 2017 herum eingebaut.
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Der 3D Druck setzt sich in der Industrie immer stärker durch. Mittlerweile werden nicht nur Prototypen, sondern auch Kleinstserien und große Stückzahlen mit additiven Fertigungsverfahren hergestellt. Auch auf die Logistikbranche wird er viel Einfluss nehmen. Welche Möglichkeiten es dazu bereits gibt und was bisher noch in den Planungen steckt, über diese und weitere Fragen soll dieser Beitrag Auskunft geben.

Das Wichtigste in Kürze:

3D-Druck setzt sich in der Industrie immer stärker durch und ermöglicht die Herstellung von Prototypen, Kleinstserien und Ersatzteilen.
Additive Fertigungstechnologien verkürzen die Lieferkette und ermöglichen die Produktion von Ersatzteilen direkt vor Ort.
Logistikdienstleister wie DHL, DB Schenker und UPS setzen verstärkt auf 3D-Druck, um Lagerbestände zu reduzieren und den Kundenservice zu verbessern.
Der 3D-Druck bringt Vorteile wie eine höhere Verfügbarkeit der Teile, geringere Transport- und Abfallkosten und eine schnellere Markteinführung neuer Designs.
Hindernisse beim 3D-Druck von Bauteilen sind die Heterogenität der Anlagen, die Frage der Lebensdauer von Materialien und die Einhaltung industrieller Sicherheitsstandards.

Weshalb findet der 3D Druck in der Industrie großen Anklang?

Additiv gefertigte Objekte können sowohl einfachere als auch komplexere Designs aufweisen, ohne dass es bei der Herstellung zu Problemen kommt. Sowohl hohle als auch massive Formen lassen sich mit dieser Technologie fertigen, ohne dass man sich Gedanken darüber machen muss, wie sie später montiert werden. Die Teile können sogar auf die gewünschte Form optimiert werden. Konstrukteure können beispielsweise auch ohne Bearbeitungskenntnisse Prototypen herstellen, genauso wie es Marketingleitern möglich ist, Broschüren zu drucken. Sie benötigen dafür nur die entsprechende Software und Datei und natürlich den passenden 3D Drucker inklusive Filament. Einige Anbieter haben sich zudem auf den 3D Druck verschiedenster Objekte spezialisiert und bieten diese Dienstleistungen anderen Unternehmen, aber auch Privatpersonen an.

Mittlerweile lassen sich aber nicht nur Prototypen und Kleinstserien, sondern auch Ersatzteile mit additiven Fertigungstechnologien herstellen. So ist es beispielsweise möglich, einige Ersatzteile für Fahrzeuge der Marken Audi, Ford und VW mit diesen Technologien herzustellen. Auch der französische Hausgeräte- und Kochgeschirrhersteller SEB und der Haushaltswarenhändler Boulanger setzen auf den On-Demand-Druck von Ersatzteilen. Boulanger unterhält beispielsweise die Webseite Happy3D.fr, die eine Vielzahl an Open-Source-Design-Dateien von schwer zu beschaffenden Ersatzteilen bereitstellt. Zu diesen Ersatzteilen können beispielsweise Batteriedeckel, Düsen und verschiedenste Griffe gehören. Gehen diese kaputt, werden die sonst noch funktionsfähigen Produkte bisher oft entsorgt, während die Teile nun problemlos ausgetauscht werden können. Anhand dieser Beispiele wird schnell ersichtlich, dass sich durch den Einsatz des 3D Drucks erhebliche Ressourcen einsparen lassen.

3D Druck ermöglicht Kleinserien- und Ersatzteilproduktion direkt vor Ort

In vielen Bereichen wird mittlerweile auf die Just-in-time-Bestandsführung zurückgegriffen. Allerdings gerät sie auch schnell wieder aus dem Sinn. Kundenspezifische Formate werden oft noch in großen Stückzahlen gefertigt und dann bei einem Zwischenlieferanten gelagert, der die Objekte dann bei Bedarf Stück für Stück ausliefert. Für die Lagerung wird natürlich ausreichend Platz benötigt und die Transportwege und -zeiten zum Kunden sind ebenfalls zu bedenken.

Mittlerweile gehen aber immer mehr Unternehmen dazu über, Ersatzteile sowie kleine Mengen ihrer Designs je nach Bedarf bei den großen 3D Druck Anbietern zu ordern oder selbst herzustellen. Start-ups bietet sich durch die Anfertigung von 3D Drucken durch entsprechende Dienstleister die Möglichkeit, größere Investitionen – beispielsweise in die Produktion – hinauszuzögern und ihren Kunden trotzdem Prototypen und Kleinserien verschiedener Objekte anbieten zu können. Mancher entscheidet sich auch dafür, ganz auf den 3D Druck zu setzen. Generell ist es aber wichtig, Wege dazu zu finden, mit denen es möglich ist, die Geschäftsprozesse zwischen dem Speichern der jeweiligen Designdatei sowie der Auslieferung des fertigen Objekts einfacher zu gestalten.

Mit dem additiven Manufacturing wird es möglich, die Lieferkette zu verkürzen. Zugleich schließt sie die Lücke zwischen der Beschaffung, der Herstellung und dem Vertrieb. Bei geringen Stückzahlen kann der Kunde auch zum Mitgestalter werden. So ist es möglich, bei einer geringen Stückzahl fast innerhalb der Fertigung Modifizierungen und Anpassungen am Design vorzunehmen, sofern der Umrüstbedarf gering ist. Da die Objekte in einem einzelnen Stück hergestellt werden, entfällt die Montage.

Hindernisse beim 3D Druck von Bauteilen

Nicht für jedes Bauteil – vor allem älteren Datums – sind 3D Konstruktionsdateien vorhanden. Hier müssen die vorliegenden Originale entweder gescannt oder die Modelle am Rechner neu erstellt werden. Ein wichtiger Hinderungsgrund ist die Heterogenität der Anlagen, die für den 3D Druck verwendet werden sollen. Hier gibt es noch keine Standard API’s.

Auch die Frage der Lebensdauer von Materialien, die für die additive Fertigung genutzt werden sollen, ist zu beantworten. Gleichzeitig stellt sich die Frage, ob die additiv gefertigten Teile den unterschiedlichen industriellen Sicherheitsstandards entsprechen. Weitere wichtige Kriterien sind die Kostentransparenz und ein mögliches Outsourcing.

Einige Unternehmen werden in wenigen Jahren Ersatzteile vor Ort fertigen. So ist es beispielsweise denkbar, dass Airbus Ersatzteile direkt in den Wartungshallen der Flughäfen gedruckt werden. Ein teilweise stundenlanger Transport lässt sich so vermeiden.

Führende Logistikdienstleister setzen auf 3D Druck

Logistikdienstleister sind immer auf der Suche nach Möglichkeiten, effizienter, aber auch lokal fokussierter und auch auf globaler Ebene besser vernetzt zu werden. Dazu bedienen sie sich auch der additiven Fertigung. Zu diesen Dienstleistern gehören die bedeutensten Spezialisten in den Bereichen Logistik und Supply Chain Management, so unter anderem DHL, DB Schenker und UPS.

DB Schenker hat die Entwicklung digitaler Geschäftsmodelle in den vergangenen Jahren forciert und sieht die additive Fertigung als wichtigen Bestandteil seiner Lager- und Lieferdienstleistungen an. Zugleich trägt das Unternehmen dazu bei, die im DB Konzern vorhandenen Kompetenzen zu erhalten. So wird das Logistikportfolio mit zahlreichen Möglichkeiten erweitert. Die Ersatzteilherstellung wird nunmehr als Service mit klar definierter Vorlaufzeit anerkannt.

Auch das in Amsterdam ansässige Unternehmen DiManEx widmet sich der Optimierung von Lieferketten durch die Digitalisierung. Mit dem 3D Druck sollen Einsparpotenziale genutzt und zugleich ein verbessertes Kostenmanagement erreicht werden. Durch eigene Forschungsarbeiten fanden Mitarbeiter des Unternehmens heraus, dass ungefähr 80 Prozent der auf Lager liegenden Produkte nur zweimal jährlich verkauft werden. Dies hat bis jetzt zahlreiche Abschreibungen und Verschrottungen zur Folge und trägt auch nicht zur Schonung von Ressourcen bei. Der Aufwand der Lagerhaltung entspricht so kaum dem hohen Aufwand und den entsprechenden Produktions- und Lagerkosten. Sinnvoller ist es, die Teile bei Bedarf direkt vor Ort oder in spezialisierten Fertigungszentren, die nicht allzu weit vom Empfänger existieren, in Auftrag zu geben.

DiManEx hat sich zum Ziel gesetzt, Ersatz- und Altteile in einer bereits bestehenden Datenbank zu identifizieren, und so eine Nachfertigung mittels additiver Fertigung zu ermöglichen. Einem DiManEx Kunden ist es sogar gelungen, durch den Einsatz des 3D Drucks fast 80 Prozent seiner Gesamtbetriebskosten zu verringern.

Das Logistikunternehmen UPS hat in den USA bereits ein On-Demand-Netzwerk eingerichtet, das die Daten an landesweit 60 verschiedene UPS Store Standorte versenden kann, die sich über das gesamte Land verteilen. So ließe sich eine deutliche Reduzierung der Lagerbestände von langsam drehenden Teilen erreichen, aber auch eine kostengünstige Anpassung von Produkten während des Produktionsprozesses. Designer und Ingenieure profitieren zudem von einer deutlich schnelleren Lieferung der hochwertigen Ersatzteile oder Prototypen.

Auch DHL – das größte Logistikunternehmen weltweit – setzt in verstärktem Maße auf das additive Manufacturing. So führte DHL beispielsweise umfangreiche Untersuchungen durch, die einen Vergleich zwischen der Qualität von 3D gedruckten Ersatzteilen und den mit Spritzgusstechnik gefertigten Ersatzteilen herbeiführen sollten. Dabei am zutage, dass die 3D gedruckten Teile fast gleichwertig waren oder die Qualität der mit herkömmlicher Spritzgusstechnik gefertigten Objekte sogar übertrafen. DHL analysiert auch weiterhin die Möglichkeiten des 3D Drucks in sämtlichen Bereichen der Logistik. Auch die dezentrale und die On-Demand-Produktion werden hier eine herausragende Rolle spielen.

Besserer Kundenservice

Nicht nur auf die entstehenden Kosten wirkt sich der 3D Druck in der Logistik positiv aus, er birgt auch zahlreiche weitere Vorteile. So können Unternehmen einen besseren Kundenservice bieten, da eine höhere Verfügbarkeit der Teile gewährleistet ist. Mit dieser Technologie fallen deutlich weniger Transport- und Abfallkosten an.

Fazit

Die Auswahl an Möglichkeiten, den 3D Druck in der Logistik beziehungsweise in der Lieferkette einzusetzen, ist enorm. So kann das Verfahren die Fertigungslaufzeiten erheblich reduzieren und die Markteinführung von neuen Designs erheblich beschleunigen. Auch der Kundenservice kann mit dieser Technologie deutlich verbessert werden, sind die Bauteile doch direkt vor Ort zu drucken oder bei 3D Druck Dienstleistern in Auftrag zu geben. Die Anzahl an Ersatzteilen, die auf Vorrat produziert werden müssen, wird sich so ebenfalls deutlich reduzieren. Auch für die originalgetreue Restauration von alten technischen Anlagen oder von Fahrzeugen kann auf den 3D Druck zurückgegriffen werden, sofern entsprechende Dateien vorliegen oder am heimischen Rechner selbst erstellt wurden. Um ein digitales Abbild eines bereits vorhandenen Teils zu erhalten, ist der Einsatz eines 3D Scanners anzuraten.