Der Reifegrad der additiven Fertigung in Industrieunternehmen – vom Prototyp zum digitalen Produktionsmodell

Additive Fertigung entwickelt sich weltweit zu einer der wichtigsten Produktionstechnologien der kommenden Jahrzehnte. Während der industrielle 3D-Druck früher vor allem mit Prototypen in Verbindung gebracht wurde, nutzen immer mehr Unternehmen die Technologie heute für Produktionshilfsmittel, Ersatzteile und sogar Serienprodukte.

Trotz dieser Entwicklung zeigt sich in vielen Gesprächen mit Industrieunternehmen ein ähnliches Bild: Die meisten Organisationen stehen noch am Anfang ihrer Additive-Manufacturing-Reise. 3D-Druck wird häufig für erste Prototypen eingesetzt, doch das eigentliche strategische Potenzial bleibt oft ungenutzt.

Um diese Entwicklung besser zu verstehen, hilft ein Blick auf den Reifegrad der additiven Fertigung in Unternehmen. Technologien werden in Organisationen selten sofort vollständig integriert. Stattdessen durchlaufen sie typische Entwicklungsstufen – von ersten Experimenten bis hin zu neuen Geschäftsmodellen.

Dieser Artikel zeigt, welche Reifegradstufen Unternehmen typischerweise durchlaufen und welche Chancen sich auf jeder Ebene der additiven Fertigung ergeben.

Warum ein Reifegradmodell für Additive Manufacturing wichtig ist

Neue Technologien werden in Unternehmen selten sofort strategisch eingesetzt. In der Regel beginnt die Nutzung mit einzelnen Projekten oder Pilotanwendungen. Erst mit zunehmender Erfahrung entstehen größere Anwendungen und schließlich eine Integration in Produktionsprozesse.

Additive Fertigung bildet hier keine Ausnahme. Viele Unternehmen beginnen mit kleinen Experimenten oder Prototypenprojekten. Diese ersten Erfahrungen sind wichtig, zeigen aber nur einen kleinen Teil der Möglichkeiten der Technologie.

Ein Reifegradmodell hilft dabei, diese Entwicklung besser zu verstehen. Es zeigt, welche typischen Schritte Unternehmen durchlaufen und wo die größten wirtschaftlichen Potenziale entstehen.

Dabei wird auch deutlich, dass additive Fertigung nicht nur eine neue Produktionsmethode ist. In höheren Reifegradstufen verändert sie auch Produktentwicklung, Logistik und Geschäftsmodelle.

Level 0 – Beobachtungsphase: Additive Fertigung als Zukunftstechnologie

In der ersten Phase kennen Unternehmen additive Fertigung meist nur aus Medien, Fachartikeln oder Messen. Die Technologie wird als interessant wahrgenommen, aber konkrete Anwendungen im eigenen Unternehmen fehlen noch.

Typisch für diese Phase sind Diskussionen über mögliche Einsatzbereiche, ohne dass bereits konkrete Projekte umgesetzt werden.

Unternehmen stellen sich häufig Fragen wie:

• Welche Rolle spielt 3D-Druck in der Industrie?
• Welche Technologien gibt es?
• Ist additive Fertigung für unser Unternehmen relevant?

Diese Phase ist wichtig, weil sie das Bewusstsein für die Technologie schafft. Gleichzeitig besteht jedoch die Gefahr, dass Unternehmen zu lange in dieser Beobachtungsphase bleiben.

Level 1 – Prototyping: Der klassische Einstieg in den 3D-Druck

Der häufigste Einstieg in die additive Fertigung erfolgt über die Produktentwicklung. Ingenieure nutzen 3D-Druck, um erste Modelle oder Prototypen herzustellen.

Typische Anwendungen sind:

• Designmodelle
• Funktionsprototypen
• Anschauungsmuster
• Erstmuster

Der Vorteil dieser Anwendungen liegt vor allem in der Geschwindigkeit. Bauteile können innerhalb weniger Stunden oder Tage produziert werden, wodurch Entwicklungszyklen deutlich verkürzt werden.

Viele Unternehmen bleiben jedoch lange auf dieser Stufe. Der Grund dafür ist, dass der Einsatz von 3D-Druck in der Entwicklung relativ einfach umzusetzen ist, während Anwendungen in der Produktion häufig komplexer erscheinen.

Level 2 – Engineering Tool: Additive Fertigung als Werkzeug der Produktentwicklung

Im nächsten Schritt wird 3D-Druck gezielt als Entwicklungswerkzeug eingesetzt. Konstrukteure nutzen die Technologie, um mehrere Designvarianten parallel zu testen.

Statt ein einzelnes Design zu entwickeln und dieses schrittweise zu verbessern, können verschiedene Varianten gleichzeitig getestet werden. Dadurch entstehen bessere Produkte und kürzere Entwicklungszeiten.

Additive Fertigung unterstützt in dieser Phase vor allem Innovationsprozesse. Unternehmen können schneller experimentieren und neue Ideen umsetzen.

Level 3 – Produktion: Fertigungshilfsmittel und Prozessoptimierung

Viele Unternehmen entdecken den größten wirtschaftlichen Nutzen der additiven Fertigung erst in der Produktion selbst.

Typische Anwendungen in dieser Phase sind:

• Montagevorrichtungen
• Prüflehren
• Werkstückhalter
• Schablonen

Diese Anwendungen helfen dabei, Produktionsprozesse zu optimieren. Montagearbeiten können vereinfacht werden, Fehlerquoten sinken und Arbeitszeiten werden reduziert.

Besonders interessant ist, dass sich solche Anwendungen oft sehr schnell amortisieren. Eine einfache Vorrichtung kann beispielsweise täglich mehrere Minuten Arbeitszeit sparen – und damit über das Jahr hinweg erhebliche Kosten reduzieren.

Level 4 – Supply Chain: Digitale Ersatzteillager

Mit zunehmender Reife wird additive Fertigung auch in der Ersatzteilversorgung eingesetzt.

Traditionell lagern Unternehmen große Mengen an Ersatzteilen, um Maschinenstillstände zu vermeiden. Diese Lagerhaltung bindet Kapital und verursacht zusätzliche Kosten.

Additive Fertigung ermöglicht hier einen neuen Ansatz: Bauteile können digital gespeichert und bei Bedarf produziert werden.

Dieses Konzept wird häufig als Digital Warehouse bezeichnet.

Die Vorteile sind erheblich:

• geringere Lagerkosten
• weniger Kapitalbindung
• schnellere Ersatzteilverfügbarkeit

Level 5 – Additive Serienproduktion

Auf dieser Stufe wird additive Fertigung zur Herstellung von Endprodukten eingesetzt.

Besonders interessant ist dies für Bauteile mit:

• komplexen Geometrien
• kleinen Stückzahlen
• hoher Individualisierung

Additive Fertigung ermöglicht hier Designfreiheit, die mit konventionellen Produktionsverfahren oft nicht realisierbar wäre.

Level 6 – Digitale Produktion

Unternehmen auf diesem Reifegrad integrieren additive Fertigung vollständig in ihre Produktionsstrategie.

Bauteile werden digital verwaltet und bei Bedarf produziert. Produktion wird dadurch flexibler und reagiert schneller auf Veränderungen der Nachfrage.

Level 7 – Neue Geschäftsmodelle durch Additive Fertigung

Auf der höchsten Stufe verändert additive Fertigung sogar das Geschäftsmodell eines Unternehmens.

Beispiele sind:

• Mass Customization
• digitale Ersatzteilplattformen
• on-demand Produktion

Hier wird additive Fertigung nicht nur als Technologie verstanden, sondern als strategischer Bestandteil der Unternehmensentwicklung.

Wo stehen Industrieunternehmen heute?

Die meisten Unternehmen befinden sich aktuell zwischen Level 1 und Level 3. Das bedeutet, dass additive Fertigung bereits eingesetzt wird, das strategische Potenzial jedoch noch nicht vollständig genutzt wird.

Gerade Anwendungen in der Produktion und in der Ersatzteilversorgung bieten häufig das größte wirtschaftliche Potenzial.

Der nächste Schritt für Unternehmen

Für Unternehmen, die additive Fertigung stärker nutzen möchten, besteht der nächste Schritt häufig darin, geeignete Anwendungen zu identifizieren.

Typische Fragen sind:

• Welche Bauteile verursachen lange Lieferzeiten?
• Welche Produktionsprozesse sind besonders aufwendig?
• Welche Ersatzteile müssen lange gelagert werden?
• Welche Bauteile werden häufig angepasst?

Die Antworten auf diese Fragen zeigen oft schnell, wo additive Fertigung echten Mehrwert schaffen kann.