Additive Fertigung - Attraktiv für den Mittelstand? Die additive Fertigung (3D-Druck) weist eine wachsende Zahl an Anwendungsfeldern auf. Wie jedoch funktioniert sie, wo wird sie eingesetzt, was sind mögliche Potentiale für den Einsatz im Mittelstand und wie sind zukünftige Entwicklungen zu erwarten? Dieser Point of View beantwortet diese Fragen in einem kurzen Überblick.

1. ADDITIVE FERTIGUNG
- TREIBER, TECHNOLOGIEN & ANWENDUNG

2. Seite 2 PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
STEIGENDE UMWELTDYNAMIK ERHÖHT ANFORDERUNGEN AN UNTERNEHMEN
ÜBER ALLE UNTERNEHMENSBEREICHE HINWEG
Technologischer
Wandel und
Digitalisierung
• Verkürzte Time-to-Market-Zeiten
• Steigende Innovationsraten
• Steigende Transparenz und
Vergleichbarkeit
• Auftreten neuer innovativer
Wettbewerber auf den Märkten
• Wettbewerber reagieren zeitnah auf
Veränderungen im Marktumfeld
• Veränderung von Prozessen, Objekten und
Ereignissen durch Nutzung digitaler Geräte
• Veränderung des Nutzungsverhalten durch
schnellere und verbesserte Technologien
• Steigende Entwicklungsgeschwindigkeit
neuer (digitaler) Produkttechnologien
• Erleichterter Informationszugang für
Kunden
• Einforderung von hochwertigen,
professionellen und individuellen
Produktlösungen
• Forderung von neuen Produkten/
Upgrades in kürzeren Zeitabständen
Steigende
Innovations-
dynamik
Verändertes
Kundenverhalten
Zunahme
Wettbewerb
Quelle: W&Cie.-Research, Statista, iit-Institut für Innovation und Technik, Technik GmbH Alfons Botthoff, EOS, Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim deutschen Bundestag

3. UM UNTERNEHMEN AUF DIE STEIGENDE UMWELTDYNAMIK VORZUBEREITEN
STEHEN INSGESAMT 8 HEBEL ZUR VERFÜGUNG
PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
Agiles
Unternehmen
Organisation
Mitarbeiter/
Führung
Methoden/
Technologien
Unternehmensstruktur
Unternehmenskultur
Wenige Hierarchie-Stufen, kurze Kommunikationswege und hohe
Entscheidungsautonomie der Mitarbeiter für schnelle Entscheidungsfindung
Innovationskultur mit Akzeptanz einer Fehlerkultur
Kooperation
Enge Zusammenarbeit mit Kunden und Lieferanten für schnelle &
zielgerichtete Produktentwicklung
Veränderungs-
bereitschaft
Offenheit der Mitarbeiter gegenüber neuen Ideen/Methoden als Basis für
Veränderungen und Entwicklung von Produkten abseits des „Status Quo“
Wissensmanagement
Weiterentwicklung der bestehenden Wissensbasis um Handlungsoptionen zu
identifizieren. Dokumentation von Best Practices stützt Reaktionsfähigkeit
Top-Management-
Support
Sichtbare und kontinuierliche Unterstützung agiler Veränderungsprozesse im
Bereich Produktdesign/-entwicklung durch das Top-Management
Informationen
Funktionierender interner und externer Informationsfluss: Rechtzeitige und
vollständige Weitergabe von wichtigen Informationen an alle Beteiligten
Technologien
Nutzung moderner Technologien & agiler Methoden im Bereich Design &
Entwicklung, Produktion & Vertrieb
Seite 3
Quelle: W&Cie.-Studie „Agile Champions“

4. STUDIE VON W&CIE. ZEIGT, DASS LEDIGLICH 12%1 DER BEFRAGTEN FAMILIEN-
UNTERNEHMEN ÜBER MODERNE FERTIGUNGSTECHNOLOGIEN VERFÜGEN
Seite 4 PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
Hebel Familienunternehmen geben an, dass … Ergebnisse W&Cie.-Studie „Agile Champions“
Unternehmensstruktur
… sie über wenig Hierarchie-Stufen verfügen
... Mitarbeiter eine hohe Entscheidungsautonomie haben
Unternehmenskultur
… sie über eine Innovationskultur verfügen
… sie eine Fehlerkultur leben
Kooperation
… sie schnell Kooperationen mit Kunden eingehen könnten
… sie Kunden frühzeitig in die Produktentwicklung einbinden
Veränderungsbereitschaft … sie über Mitarbeiter verfügen, die offen für neue Ideen/Methoden sind
Wissensmanagement … sie über ein strukturiertes Wissensmanagement verfügen
Top-Management-
Support
… die oberste Führungsebene Veränderungen aktiv vorantreibt
… sie über Führungskräfte verfügen, die offen für Veränderungen sind
Informationen
… sie einen kontinuierlichen Austausch mit Lieferanten/Kunden pflegen
… sie Informationen jeweils allen relevanten Mitarbeitern zugänglich machen
Technologien
… sie über moderne Technologien im Bereich Entwicklung/ Design verfügen
… sie über moderne Fertigungstechnologien verfügen
25%
14% 43%
32%
22%
6%
38%
11%
4%
6%
13%
28%
39%
9%
35%
15%
35%
20%
13%
5%37%19%
28%
30%
8%
33%
17%39%
15%
43%21%
18%
12%21%5%
36%
13%
53%3%
16%
2%7% 25%
23%
42%
45%
25%
52%
41%40%5%
3%31%
18%40%
1%
8%
33%
26%
11%33%
Überhaupt nicht (1) Weniger (2) Teils (3) Überwiegend (4) Vollständig (5)
Sehr hohes Optimierungspotential
Quelle: W&Cie.-Studie „Agile Champions“; 1) Basis bildet die Befragung von 156 Familienunternehmen; Top-2-Boxes

5. ADDITIVE FERTIGUNG ALS MÖGLICHKEIT, UM DIE STEIGENDE UMWELTDYNAMIK
IN ENTWICKLUNG & PRODUKTION ZU ADRESSIEREN
Seite 5 PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
Subtraktive FertigungAdditive Fertigung
Fertigungsweise
[illustrativ]
Kosten
Zeit
• Besonders im Prototyping, in Kleinserien sowie für Anfertigung indi-
vidualisierter Produkte ist additive Fertigung oft kostengünstiger, da…
• …die Produktionskosten unabhängig von der Komplexität sind
• …die Anschaffung produktspezifischer Werkzeuge entfällt
• …die Montagekosten durch bessere Funktionsintegration
gesenkt werden können
• Die Nebenzeit, also die Zeit, die eine Fachkraft für die
Datenaufbereitung oder die Rüstung der Maschine aufwendet, ist
deutlich geringer
• Bei hohen Stückzahlen Kostenvorteil subtraktive Methoden aufgrund
von Skaleneffekten
• Die Fertigungszeit selbst, also die Zeit, in der ein Werkstück in der
Maschine bearbeitet wird, ist geringer
Quelle: W&Cie.-Research, iit-Institut für Innovation und Technik, Technik GmbH Alfons Botthoff, EOS, Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim deutschen Bundestag

6. STEIGENDE BEDEUTUNG ADDITIVER FERTIGUNGSTECHNOLOGIEN SPIEGELT SICH
AM MARKT WIDER – AUCH IN ZUKUNFT STARKES WACHSTUM ERWARTET
Seite 6 PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
Quelle: W&Cie.-Research, Statista, iit-Institut für Innovation und Technik, Technik GmbH Alfons Botthoff
Prognose zum globalen Marktvolumen im Bereich „Additive
Manufacturing“ [Mrd. USD]
0,9 1,0
1,7
2,2
4,5
7,7
20132008 20122010 2018 2023
+144%
+105%
+71%
Anmerkungen
• Der globale Markt im Bereich „Additive Manufacturing“ (Additive
Produktion) weist eine Umsatzsteigerung von 105% im Zeitraum von
2013 bis 2018 auf. Auch im nächsten Zeitraum von 2018 bis 2023 ist
ein Wachstum von 71% prognostiziert.
• Im Zeitraum zwischen 2003 und 2014 hat sich der Umsatz durch den
Verkauf von Gütern und Dienstleistungen im Bereich der additiven
Fertigung beinahe verachtfacht
• Das starke globale Marktwachstum führt zu kontinuierlich steigenden
F&E Aktivitäten und daraus resultierend zu einem hohen Maß an
Innovation
• Durch eine hohe Frequenz an technologischen Innovationen fallen
die Stückkosten für additiv gefertigte Produkte schnell und
kontinuierlich, unter Anderem durch das Wegfallen von
Nachbearbeitung aufgrund von Qualitätssteigerungen an den
Druckern, durch Anpassung von Prozessketten und durch
Skaleneffekte in der Materialbeschaffung

7. DIE ANWENDUNGSFELDER DES 3D-DRUCKS SIND BEREITS HEUTE VIELFÄLTIG
Seite 7 PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
Automotive
Architektur,
Möbel, Design
Luft- und
raumfahrt
Medizintechnik,
med. Hilfsmittel
Elektronik/
Elektrotechnik
Film/
Unterhaltung
Nahrungsmittel
Rüstungs-
industrie
Textil und
Bekleidung
WissenschaftSportgeräte
Spielwaren/
Gaming
Prototyping
Werkzeugbau
Produktion
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Prototyping
Werkzeugbau
Produktion
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Prototyping
Werkzeugbau
Produktion
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Prototyping
Werkzeugbau
Produktion
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Prototyping
Werkzeugbau
Produktion
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Prototyping
Werkzeugbau
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Prototyping
Werkzeugbau
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Prototyping
Werkzeugbau
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Prototyping
Werkzeugbau
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Prototyping
Werkzeugbau
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Prototyping
Werkzeugbau
Produktion
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Prototyping
Werkzeugbau
Produktion
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Quelle: W&Cie.-Research, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, iit-Institut für Innovation und Technik, Technik GmbH Alfons Botthoff Detail auf Folgefolie

8. WIE WIRD 3D-DRUCK HEUTE ANGEWENDET?
… ANWENDUNGSBEISPIEL PRINT2TASTE
PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
Vorteile aus der Methode:
• Lebensmittel können in Bezug auf Form,
Farbe, Textur und Geschmack verändert
werden
• Individuelle und feingliedrige Gestaltung
von Lebensmitteln/ Dekoration
Vorgehensweise
• Ein 3D-Modell wird mittels CAD erstellt
• Das Modell wird in dein .stl-file
umgewandelt
• Die Datei wird in einzelne, druckbare Lagen
zerlegt (Sliced Layering)
• Das Objekt wird mittels des AM Systems
erstellt
• Das Objekt bekommt ein Finish (Feinschliff)
Seite 8
Branchen Lebensmittel
Eckdaten zum
Unternehmen
 Gründung 2014
 FoodTech Start Up
Hauptsitz  Freising
Art des
Drucks
Eigene Technologie des
Lebensmitteldrucks
Quelle: W&Cie.-Research, impulse, print2taste

9. WIE WIRD 3D-DRUCK HEUTE ANGEWENDET?
… ANWENDUNGSBEISPIEL OTTO BOCK
PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
Vorteile aus der Methode:
• Atmungsaktivität der Orthesen durch
perforierte Oberfläche
• Flexibilität ansonsten stabiler Orthesen
• Exakte Abbildung des zu versorgenden
Körperteils
Vorgehensweise
• Gipsabdruck des zu versorgenden
Körperteils
• Scan des Abdrucks und Digitalisierung
mittels CAD
• Druck durch das SLS-Verfahren unter
Verwendung eines nylonbasierten Polymers
Seite 9
Quelle: W&Cie.-Research, ottobock, 3D-natives
Branchen Orthopädie
Eckdaten zum
Unternehmen
 Gründung 1919
 Partnerschaft mit der plus
medica OT (2018)
Hauptsitz  Düsseldorf
Art des
Drucks
Selektives Lasersintern (SLS)

10. VIELZAHL AN TECHNOLOGIEN VERFÜGBAR – OPTIMALES VERFAHREN ABHÄNGIG
VON DER JEWEILIGEN ANFORDERUNGEN UND ANWENDUNG (1/2)
Seite 10 PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
Fused Deposition
Modelling (FDM)
• Ein dünner Kunststoffdraht
wird geschmolzen und durch
eine Düse schichtweise
aufgetragen, dann härtet das
Material aus
• Kunststoff (z.B. ABS, PLA,
Nylon)
• Eignet sich gut für das
Prototyping
• Geringer Zeitaufwand
• Mechanisch minderwertig
• Rillenartige Oberfläche
Verfahren
Eigenschaften des Druckobjekts
Materialien
Continuous Liquid
Interface Production (CLIP)
• Photopolymerisations-
verfahren unter Verwendung
von UV-Licht und Sauerstoff
• Spezielles lichtempfindliches
Resin (Harz)
• Geringer Zeitaufwand
• Kein sichtbarer Schichtaufbau
• Hohe Bauraumgrößen
• Produktformen und
Baugrößen sind limitiert
Verfahren
Eigenschaften des Druckobjekts
Materialien
Stereolithografie (SLA)
• Anhand eines UV-Laserstrahls
werden dünne Schichten in ein
mit Photopolymer gefülltes
Becken projiziert, wodurch sich
das Polymer verhärtet
• Lichtempfindliches Resin (Harz)
• Verschiedene lichtdichte und
durchscheinende Farben
• Spröde
Verfahren
Eigenschaften des Druckobjekts
Materialien
Selektives Lasersintern
(SLS)
• Schichtweiser Pulveraufbau
• Die Form wird durch ein
Hochtemperaturverfahren mit
einem Lasersystem
verschmolzen
• Nylon (Kunststoff), Polystyrol,
Thermoplastisches
Polyurethan (TPU), Metalle
• Prädestiniert für die
Herstellung von Hilfsmitteln
und Endbauteilen
• Vielfalt von Designoptionen
• Hohe Präzision
Verfahren
Eigenschaften des Druckobjekts
Materialien
Quelle: W&Cie.-Research, sculpteo

11. VIELZAHL AN TECHNOLOGIEN VERFÜGBAR – OPTIMALES VERFAHREN ABHÄNGIG
VON DER JEWEILIGEN ANFORDERUNGEN UND ANWENDUNG (2/2)
Seite 11 PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
Stereolithografie (SLA)
• Ca. 380.000€
Preis
Bauvolumen
Material
Baugeschwindigkeit
• 20 Accura-Materialien
• 650 x 750 x 550 mm³
• N/A
ProX 800
Selektives Lasersintern (SLS)
• Unter 100.000€
Preis
Bauvolumen
Material
Baugeschwindigkeit
• PA-12-L 1600, TPU-70A
• 300 x 300 x 300 mm³
• 0,5 l/h
Promaker P1000
Continuous Liquid Interface Production
(CLIP)
• Ab ca. 162.500€
Preis
Bauvolumen
Material
Baugeschwindigkeit
• CLIP-Kunstharze
• 191 x 117 x 325 mm³
• N/A
M2 Printer
Fused Deposition Modelling (FDM)
Builder Extreme
• Ab ca. 20.000€
Preis
Bauvolumen
Material
Baugeschwindigkeit
• PLA, PVA, flexibles Filament, Bronzefill
Filament, Woodfill-Filament, PET
• düsenabhängig
• 10-80 mm/s
Builder Extreme
Quelle: W&Cie.-Research, sculpteo

12. ZUSAMMENFASSUNG DER WESENTLICHEN ASPEKTE
KEY RESULTS
Additive Fertigung wird sich weiter als komplementäre, ergänzende Technologie zur subtraktiven Fertigung etablieren – insbesondere im Bereich
der industriellen Produktion (Klein-/Mittelserien) und nicht nur im Prototypenbau
Seite 12 PoV I Additive Fertigungstechnologien - Treiber, Technologien & Anwendung I Juni 2019
 Aufgrund von steigenden Agilitätsanforderungen an den Mittelstand wird der 3D-Druck immer interessanter
 Besonders im Prototyping, im Tooling (Werkzeugbau) und in der Kleinserienproduktion ist die additive Fertigung bereits jetzt
eine attraktive Alternative zur subtraktiven Fertigung – weitere Etablierung in Zukunft in der industriellen Produktion (Klein-/
Mittelserien) als Komplementärtechnologie erwartet
 Die Anschaffungskosten für Drucker und Materialien sinken aufgrund von Skaleneffekten in der Herstellung, dementsprechend
senken sich die Fixkosten für den Anwender in der Produktion
 Es gibt bereits jetzt ein großes Portfolio an unterschiedlichen Verfahren und Druckern, welche sich z.B. in Preis,
Druckgeschwindigkeit, Oberflächenbeschaffenheit, Größe, verarbeiteten Materialien etc. unterscheiden. Hieraus ergibt sich nicht
pauschal „das eine Verfahren“ und „der eine Drucker“ – die Auswahl des optimalen Verfahrens bzw. des optimalen Druckers ist
vielmehr abhängig von anwendungs- & kundenspezifischen Faktoren

13. M:
A:
T:
Weissman & Cie. GmbH & Co. KG
Längenstraße 14
90491 Nürnberg
www.weissman.de
+49 151 46647476
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MAXIMILIAN BEISL
BERATER