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Jun 04, 2023

Umfrage unter Führungskräften der 3D-Druckbranche 2023: Experten für additive Fertigung stellen sich den größten technischen Herausforderungen des kommenden Jahrzehnts

Unser erster Artikel befasste sich mit der Zukunft des 3D-Drucks mit Additiven

Unser erster Artikel befasste sich mit der Zukunft des 3D-Drucks. Experten für additive Fertigung blickten in eine Kristallkugel, um die Trends für 2023 in der Branche vorherzusagen.

Die Umfrage unter Führungskräften der 3D-Druckindustrie 2023 erweitert den Umfang und stellt 3D-Druck-Insidern zwei Fragen. Was ist die größte technische Herausforderung des kommenden Jahrzehnts? Welche Technologie ist erforderlich, um dieses Problem zu lösen?

Die Ansätze zur Beantwortung dieser Frage waren unterschiedlich. Einige entschieden sich dafür, die Herausforderungen anzugehen, die für die Weiterentwicklung der additiven Fertigung in den nächsten zehn Jahren spezifisch sind. Für Führungskräfte stehen vor allem Ansätze zur Senkung der Stückkosten, zur Sicherstellung der Qualitätssicherung und zur Frage, wie AM seine Kernvorteile voll ausschöpfen kann, im Vordergrund. Behandelt werden Prozessautomatisierung und die Kombination von KI-Ansätzen für das additive Ökosystem, einschließlich intelligenter Produktionsmanagementsysteme, Teiledesign und physikinformierter neuronaler Netze. Welchen Zusammenhang hat das Mooresche Gesetz mit dem 3D-Druck und welche Technologien sind auf dem Vormarsch? Alles zusammenhaltend ist ein immer wiederkehrendes Wort: Produktion.

Andere Befragte verfolgen einen alternativen Ansatz. Wie sieht das Gesamtbild aus und wie wird Technologie eingesetzt, um kritische globale Probleme wie Dekarbonisierung, Elektrifizierung des Transportwesens, grüne Energieerzeugung und Industrie 4.0 anzugehen? Was wird die Kombination von 3D-Druck mit neuen Technologien wie rechnergestützter Materialentdeckung, synthetischer Biologie oder Robotik bewirken?

Auch hier wurde ein breites Spektrum an Befragten befragt, von Endverbrauchern wie Czinger Vehicles bis hin zu den größten Herstellern von 3D-Drucksystemen, Software und Materialien. Und trotz des vorgestellten Bildes erwähnte keiner von ihnen fliegende Autos. Machen Sie es sich bequem und genießen Sie die Einblicke der unten aufgeführten Experten.

Was prognostizieren 3D-Druck-Experten für 2023? Lesen Sie hier den ersten Teil unserer jährlichen Umfrage unter Führungskräften der 3D-Druckbranche. Abonnieren Sie unseren kostenlosen Newsletter für regelmäßige Neuigkeiten, Analysen und Einblicke in die additive Fertigung.

Möchten Sie Ihre Erkenntnisse hinzufügen? Wir freuen uns über Beiträge von allen aus der Branche, nehmen Sie Kontakt mit uns auf.

Dr. Brent Stucker, Chief Technology Officer – Additive Fertigung, 3D Systems

Ich glaube, dass die größte technische Herausforderung des kommenden Jahrzehnts die Elektrifizierung des Transportwesens sein wird. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Elektrifizierung von Fahrzeugen erhebliche Herausforderungen im Zusammenhang mit der Energieerzeugung, der Netzstabilität, dem verteilten Laden von Fahrzeugen, der Batterietechnologie und der Optimierung von Fahrzeugkomponenten für den Elektroantrieb anstelle des Verbrennungsantriebs mit sich bringt. Wir sehen bereits, dass additive Fertigung (AM) in jedem dieser Bereiche eine Rolle spielt, aber ich denke, dass AM noch eine größere Rolle spielt, um die Produktion und Leistung von Fahrzeugen sowie die Stromerzeugung, -übertragung und -speicherung zu beschleunigen.

Damit AM eine noch größere Wirkung entfalten kann, müssen erhebliche Fortschritte bei Technologien, Materialien und Prozessen erzielt werden. Ich denke, die Möglichkeit, mehrere Materialien in einem System zu verwenden, um komplexe Multimaterialformen mit höherer Präzision und Produktivität zu bauen, wird ein entscheidender Faktor sein.

Wenn man über Energieerzeugung und das Netz nachdenkt, besteht das Ziel darin, einen höheren Prozentsatz der eingehenden Energie zu gewinnen, sei es Solarenergie, Windkraft, fossile Brennstoffe, Wasserkraft oder Kernkraft. Um eine effizientere Energiegewinnung zu erreichen, benötigen wir komplexe Metallteile aus Hochtemperaturmaterialien. AM erleichtert dies und ermöglicht gleichzeitig Effizienzsteigerungen durch Teilekonsolidierung. Dies wird auch für Schlüsselkomponenten im Netz wie Schalter und Transformatoren nützlich sein.

Der gesamte Strom, den wir jetzt erzeugt und verteilt haben, muss in Batterien gespeichert und effizient für den Antrieb des Fahrzeugs genutzt werden. Ich gehe davon aus, dass AM eine entscheidende Rolle bei der Produktion von Batterien und Elektromotoren der nächsten Generation spielen wird. Aktuelle Batteriedesigns umfassen komplexe Schichten aus mehreren Materialien; Daher könnte ein Ansatz zur additiven Fertigung mit mehreren Materialien, der mit batterierelevanten Materialien und batterierelevanten Merkmalsauflösungen kompatibel ist, das Batteriedesign auf den Kopf stellen. In ähnlicher Weise könnten Elektromotoren von nahezu monolithischen Konstruktionen zu integrierten Spulen übergehen, die in Strukturelemente oder andere Komponenten integriert sind. Dies kann zu einem besseren Wärmemanagement sowie einer Gewichtsreduzierung führen, was wiederum zur Verbesserung von Effizienz und Leistung beitragen kann. Die Möglichkeit, mehrere Materialien im selben 3D-Drucker zu verarbeiten, hebt die Teilekonsolidierung und Effizienz für Batterien und Elektromotoren auf ein völlig neues Niveau. Darüber hinaus können die Standardvorteile von AM für andere Branchen, einschließlich der Möglichkeit, neue Produkte schneller mit weniger Montage- und Handarbeitsaufwand auf den Markt zu bringen, dazu beitragen, die Transformation von Elektrofahrzeugen bei steigender Nachfrage zu beschleunigen.

Guy Menchick, Chief Technology Officer, Stratasys

Da Hersteller auf der ganzen Welt weiterhin dem Druck steigender Kosten in der gesamten Lieferkette ausgesetzt sind, besteht fast überall die größte Herausforderung darin, die Kosten zu senken, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Speziell für den 3D-Druck gilt das Gleiche: Es ist von entscheidender Bedeutung, die Kosten pro Teil weiter zu senken, damit wir die traditionelle Fertigung in immer mehr Anwendungen durch additive Fertigung ersetzen können. Gleichzeitig müssen wir wesentliche leistungskritische Eigenschaften wie Genauigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und mechanische Eigenschaften beibehalten und verbessern. Dies hängt vor allem von zwei Schlüsselfaktoren ab: Systemen und Materialien.

Um die Systemkosten zu senken, müssen wir die enge Korrelation zwischen Auflösung, Durchsatz und Preis zwischen Inkjet- und DLP-Technologien durchbrechen. Eine höhere Auflösung bedeutet kleinere Tropfen. Kleine Tropfen verlangsamen den Durchsatz. Zum Ausgleich werden häufig weitere Druckköpfe hinzugefügt, was den Preis erhöht. Glücklicherweise folgen diese 3D-Drucktechnologien dem „Mooreschen Gesetz“, was im Wesentlichen bedeutet, dass sich die Systemgeschwindigkeiten und -funktionen alle paar Jahre ungefähr verdoppeln, ohne dass die ursprünglichen Preise steigen. Kurz gesagt bedeutet dies, dass viele der Stratasys-Lösungen, die derzeit die industrielle Teileproduktion ermöglichen – von P3 bis SAF und mehr – in den kommenden Jahren alle einen erheblichen Leistungszuwachs verzeichnen werden, ohne dass sich dies unbedingt in den Grundkosten widerspiegeln wird.

Nikolai Zaepernick, Chief Business Officer und Geschäftsführer, EOS

Eine große Herausforderung liegt auf der Kostenseite. Um das Beste aus der additiven Fertigung für die Großserienproduktion und die Nachhaltigkeitsmöglichkeiten zu machen, müssen die Überlegungen zum Endergebnis berücksichtigt werden. Die Herausforderung besteht darin, die Stückkosten entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu senken und gleichzeitig Qualitätsversprechen einzuhalten.

Zunächst einmal besteht ein enormes Potenzial zur Senkung der Kosten pro Teil und zur Erschließung neuer Anwendungen durch die Reduzierung der Stützstrukturen beim Metall-3D-Druck. Durch die Umstellung auf Support-frei verbessern wir den AM-Prozess wirtschaftlich, ökologisch und zeitlich. (Da während des Aufbaus keine Stützen konstruiert werden müssen, wird weniger Material im Pulverbett geschmolzen, was die Baugeschwindigkeit und die Kosten für die Entfernung der Stützen erhöht.)

Zukünftig sollen neue, unterstützungsfreie Softwaretools dazu beitragen, noch bessere Parameter und Belichtungsstrategien zu erstellen, um den Produktionsprozess weiter zu optimieren. Dazu gehören eine kürzere Belichtungszeit, ein geringerer Materialverbrauch und eine Einsparung von Nachbearbeitungsressourcen.

Frank Carsten Herzog, Gründer und Geschäftsführer, HZG Group

Die größte technische Herausforderung wird darin bestehen, die Verfahren des 3D-Drucks auf die industrielle Produktion zu übertragen. Dabei geht es darum, ein hohes Maß an Zuverlässigkeit, Anpassbarkeit, Reproduzierbarkeit und Geschwindigkeit in der AM-Produktion zu erreichen und gleichzeitig die Kosten zu senken, damit sie für die Massenfertigung von Teilen und Produkten eingesetzt werden kann. Eine enorme Aufgabe!

Bei den 3D-Druckern werden wir mehr Maschinen sehen, die die Vorteile etablierter Systeme, die bisher in Einzellösungen agierten, erfolgreich vereinen. Präzision vs. Geschwindigkeit, Robustheit vs. Materialoffenheit – diese Punkte schließen sich künftig nicht mehr gegenseitig aus und machen die Technologie für einen breiteren Kundenkreis attraktiv.

Auch für Software besteht ein hohes Potenzial. Der hohe manuelle Designaufwand wird beispielsweise durch intelligente Software reduziert. Davon profitieren sowohl Anwender als auch die Produktion, da Maschinen effizienter gesteuert werden können.

Dr. Gregory Hayes, Senior Vice President Applied Technology, EOS North America

Eine der größten technischen Herausforderungen, denen wir als Branche im kommenden Jahrzehnt gegenüberstehen, wird die Komplexität der Energie sein, insbesondere der grünen Energieerzeugung und Energiespeicherung. Wind, Sonne, Fusion und Spaltung stellen aufgrund ihrer einzigartigen und komplex gestalteten Komponenten alle Herausforderungen bei der Herstellung dar, die eine additive Fertigung erfordern. Darüber hinaus kann die Senkung des Energieverbrauchs durch verteilte Fertigung die Produktion neuer Energie fördern, da weltweit weniger Energie benötigt wird. Auch die Auswirkungen auf die Umwelt werden eine Herausforderung darstellen, wenn wir weiterhin neue Lösungen entwickeln und dabei den vorteilhaften abgeleiteten Charakter von AM nutzen, um den Fußabdruck des Kundenunternehmens auf unsere Umwelt zu verringern.

Andre Wegner, CEO, Authentise

Die größte technische Herausforderung besteht darin, die Zeit zu verkürzen, die benötigt wird, um eine Idee in ein Teil umzusetzen. Alle anderen Fertigungs- und Konstruktionsherausforderungen treten dahinter zurück, da die Verkürzung dieses Zyklus es uns ermöglichen wird, bessere, nachhaltigere Produkte zu entwickeln, die an die lokalen Gegebenheiten angepasst sind. Drei Technologien sind entscheidend, um dies zu erreichen:

Zuerst müssen wir eine Semantik entwickeln, die es uns ermöglicht, Ideen in Worten und nicht in Geometrien zu kommunizieren. Geometrische Designs, auch solche mit Anmerkungen, sind Black Boxes, die eindeutig nur einen Bruchteil der Ideen kommunizieren, die ihnen zugrunde liegen. Kundenfahrer, Maschinen-/Materialbeschränkungen und technische Erfahrung gehen verloren. Eine neue Semantik, die es uns ermöglicht, in Worten zu kommunizieren, würde es Algorithmen ermöglichen, neue Optionen für die Fertigung zu bestimmen, wenn sich Eingaben ändern – wie unten beschrieben.

Zweitens müssen wir verallgemeinerte algorithmische Werkzeuge bereitstellen, die es uns ermöglichen, die semantischen Eingaben zu nutzen und Produktionsprozesse, Parameter und Designs zu definieren. Diese Tools befinden sich bereits in der Entwicklung, werden aber über die Topologieoptimierung hinaus kaum eingesetzt. Das muss sich ändern – die Geschwindigkeit und Menge der Daten, die jetzt verfügbar sind, um Produktionsentscheidungen aus historischen, Produktions- oder Nutzungsquellen zu treffen, übersteigt die menschlichen Fähigkeiten und Vorstellungskraft.

Drittens brauchen wir Maschinen, die ihre Fähigkeiten voll entfalten können. Nicht nur wie geplant, sondern basierend auf dem Nutzungsprofil und der Umgebung. Algorithmen müssen in der Lage sein, neben vielen anderen Abfragen auch Folgendes abzufragen: Welche Toleranz können Sie angesichts Ihres Nutzungsprofils einhalten?

Wayne Davey, Global Head Go-to-Market, HP Personalisierung und 3D-Druck

Eine der offensichtlichsten Herausforderungen, mit denen wir nicht nur in den nächsten Jahren, sondern auch in den kommenden Monaten konfrontiert sein werden, ist der Klimawandel. Zu Beginn des neuen Jahres wird Nachhaltigkeit für Marken und Unternehmen weiterhin ganz oben auf der Agenda stehen und sich von einem bloßen Trend zu einer Anforderung entwickeln. Da Unternehmen ihre Nachhaltigkeitsinitiativen beschleunigen, müssen Hersteller, Marken und andere Organisationen daher ihre Geschäfts- und Arbeitsabläufe ganzheitlich betrachten, um sicherzustellen, dass sie End-to-End-Lösungen mit geringeren Auswirkungen auf die Umwelt liefern. Dazu gehört alles von den von ihnen angebotenen Materialien und deren Herkunft und der Art und Weise, wie sie diese Materialien recyceln oder wiederverwenden, bis hin zur verwendeten Herstellungstechnologie und dem Umgang mit Abfällen.

Der 3D-Druck ist eine praktikable Option, um Unternehmen bei der Transformation zu nachhaltigeren Unternehmen zu unterstützen. Laut dem Digital Manufacturing Trends Report von HP sind rund 50 % der weltweiten Entscheidungsträger für digitale Fertigung und 3D daran interessiert, die Technologie weiter auf ihre Auswirkungen auf die Förderung einer Kreislaufwirtschaft hin zu untersuchen und so die Anzahl der in der Produktion verwendeten Materialien zu reduzieren sowie zusätzliche zu schaffen und zu vereinfachen Mehrwert aus Produktionssystemen.

Die additive Fertigung stellt ihre Leistungsfähigkeit in der Verpackungsindustrie unter Beweis. Es bietet eine Möglichkeit, Unternehmen dabei zu helfen, intelligentere Entscheidungen zu treffen und gleichzeitig nachhaltigere Lösungen zu nutzen. Geformte Fasern gelten weithin als umweltfreundliche und biologisch abbaubare Alternative zu herkömmlichen Kunststoffverpackungen und machen umweltschädliche Entsorgungsmethoden überflüssig.

Die 3D-Drucktechnologie muss sich weiterentwickeln, um Möglichkeiten für den Einsatz in immer größeren Branchen und für eine breitere Produktpalette zu eröffnen. Angesichts der bisherigen Entwicklung der 3D-Druckbranche ist es wahrscheinlich, dass die Technologie weiterhin innovativ und weiterentwickelt wird, sodass noch spannendere Anwendungsfälle entstehen.

Dr. A.S. John Homa, CEO, Lithoz

Im kommenden Jahrzehnt wird es einen klaren „Wettlauf um Effizienz“ geben, um das derzeit größte Hindernis für die Menschheit zu überwinden – den Klimawandel.

Die Suche nach umweltfreundlichen Lösungen und die Bewältigung dieser Probleme werden im Ingenieurwesen im nächsten Jahrzehnt oberste Priorität haben. Die Beschaffung erneuerbarer Energien, die Einführung neuer und nachhaltigerer Materialien und vor allem die Reduzierung des Energiebedarfs bei der Produktion sind derzeit die Hauptschwerpunkte für Unternehmen – und der Schlüssel dazu ist eine höhere Effizienz.

Daher werden Innovatoren Keramik zunehmend als leistungsstarke und nachhaltige Lösung betrachten, die mit den Anforderungen der technologischen Innovation Schritt halten kann. Die wesentlichen Vorteile von Keramik gegenüber Metallen und Polymeren in Bezug auf Haltbarkeit, Biokompatibilität und Flexibilität beweisen, warum sie immer mehr Marktanteile erobern und dem Wettlauf um Effizienz einen echten Schub verleihen werden.

Aus technologischer Sicht wird der 3D-Druck in einem ersten Schritt bestehende Teile effizienter umgestalten. In einer zweiten Phase werden Hersteller diese Technik nutzen, um eine völlig neue Generation nachhaltiger und leistungsstarker Komponenten zu schaffen.

Während diese Technologie zur Verbesserung von Teilen eingesetzt wird, ist es wichtig, auch den Fortschritt der Technologie selbst voranzutreiben. Im kommenden Jahrzehnt werden nächste Generationen von 3D-Drucktechniken entwickelt und auf den Markt gebracht, die eine immer schnellere Realisierung immer komplexerer und präziserer Komponenten ermöglichen.

Bas de Jong, COO, 3YOURMIND

Während sich verteilte Fertigungsmodelle weiterentwickeln und neue Akzeptanz finden, wird eine der größten technischen Herausforderungen darin bestehen, Produktionsprozesse für die additive Fertigung zu standardisieren und Teile für den Maßstab zu qualifizieren. Heutzutage nutzen viele Hersteller, die mit Print-on-Demand-Technologie ausgestattet sind, proprietäre Methoden oder Maßeinheiten. In einem verteilten Fertigungsmodell stellt diese Praxis Herausforderungen bei der Teilereplikation dar, deren Qualität und Leistung je nach Produktionsstandort oder Teilelieferant variieren kann.

Um dieses Problem zu lösen, ist ein zweigleisiger Ansatz erforderlich. Erstens müssen sich die großen Erstausrüster und Materialhersteller dafür einsetzen, mit Standardisierungsorganisationen zusammenzuarbeiten, um eine einheitliche Vision dafür zu entwickeln, welche Praktiken standardisiert werden sollten und warum. Darüber hinaus werden Software- und Maschinenanbieter eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung dieser Produktionsstandards über verschiedene Softwaretools hinweg spielen und gleichzeitig die Informationen zum geistigen Eigentum schützen.

Obwohl die Herausforderung weniger bei den Ingenieuren liegt, Lösungen zu finden, wird es zu einer erheblichen Zusammenarbeit zwischen Fertigungsunternehmen kommen, die Designpatente und Produktionsrezepte schützen, und Anbietern und Zulieferern, die Dienstleistungen über mehrere Regionen oder Organisationen hinweg anbieten.

Sona Dadhania, 3D-Druckanalystin, IDTechEx

Die Umstellung der Energieinfrastruktur von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energiequellen ist für den Kampf gegen den Klimawandel von entscheidender Bedeutung. Für die Umsetzung erneuerbarer Energien sind eine ganze Reihe von Technologien erforderlich, darunter die Energiespeicherung, ein Thema, das auf der IDTechEx häufig diskutiert wird. Beispielsweise steigt die Nachfrage nach Batterien für die stationäre Energiespeicherung, da Stromnetze überschüssigen Strom aus Energiequellen wie Photovoltaik speichern müssen. Darüber hinaus muss die Kapazität zur Erzeugung erneuerbarer Energien aus vielen Quellen wie Sonne, Wind und Kernkraft drastisch erhöht werden, um die Abhängigkeit von Strom aus fossilen Brennstoffen erfolgreich zu verringern.

Ein wichtiger Beitrag zur Erleichterung dieses Übergangs zu erneuerbaren Energien ist die additive Fertigung. Mit der additiven Fertigung lässt sich nicht nur die Leistung, Effizienz und Sicherheit bestimmter nachhaltiger Energiequellen wie Windkraftanlagen verbessern, sondern auch die Kosten für die Installation erneuerbarer Energiequellen senken und so diesen Übergang beschleunigen.

Darüber hinaus werden die traditionellen Vorteile des 3D-Drucks wie die individuelle Anpassung von Teilen und die Ermöglichung lokaler Fertigungs- und Lieferketten dazu beitragen, dass der Übergang zu erneuerbaren Energien weltweit gelingt.

Kevin Nicholds, CEO, Equispheres

Im nächsten Jahrzehnt müssen wir unsere Produktionssysteme und den Energieverbrauch auf ein nachhaltiges Modell umstellen. Dies ist eine umfassende Herausforderung, für die es keine einzige Lösung gibt, aber die additive Fertigung wird ein wesentlicher Wegbereiter für eine Reihe von Lösungen sein, die effizientere und widerstandsfähigere Lieferketten, einen energieeffizienteren Transport und eine durch nachhaltige Energie betriebene Produktion zusammenbringen , höhere Recyclingfähigkeit und weniger Abfallerzeugung.

Durch die Ermöglichung effizienterer und komplexerer Designs ermöglicht der 3D-Druck Lösungen wie eine verbesserte Batterietechnologie und leichtere, stärkere Fahrzeuge. Es hat auch das Potenzial, eine nachhaltigere Fertigungsoption zu sein, aber um diesen Vorteil in dem von uns benötigten Maßstab zu realisieren, sind eine breitere Akzeptanz und deutlich verbesserte Effizienzen erforderlich.

Ich denke, die Lösung ist Zusammenarbeit. Bringen Sie das Fertigungswissen von Leuten ein, die seit Jahrzehnten in der Großserienfertigung tätig sind, und nutzen Sie dieses Wissen, um AM-Systeme und -Prozesse zu entwerfen. Während AM sich in erster Linie von einer F&E- und Prototyping-Technologie entwickelt, sehen wir mehr Teamarbeit. Sowohl Unternehmen als auch Einzelpersonen mit langer Erfahrung in der Fertigung betrachten das AM-Paradigma auf neue Weise, und dies hat zu weiteren Innovationen geführt.

Ich denke, wir müssen die Zusammenarbeit zwischen den Technologieexperten und den Fertigungsexperten weiter vorantreiben, um die Einführung von AM auf eine Art und Weise zu beschleunigen, die es schneller und kostengünstiger macht, zur Lösung umfassender Herausforderungen beizutragen nachhaltiger als Herstellungsprozess.

John Kawola, CEO, Boston Micro Fabrication

Obwohl es zahlreiche technische Hindernisse gibt, müssen die Materialwissenschaft und die vollständige Prozesskontrolle ein Niveau erreichen, um sicherzustellen, dass der 3D-Druck die technischen Anforderungen und die von den Herstellern geforderten Kontroll-/Qualitätsanforderungen erfüllen kann. Die meisten 3D-Druckmaterialien sind Annäherungen an standardmäßige technische Materialien. Diese Näherungen müssen stärker aufeinander abgestimmt werden. Prozesskontrolle wird seit vielen Jahren in der Fertigung implementiert. Es bedarf einer Entwicklung, um dies ernsthafter auf Additive anzuwenden.

Krzysztof Wilk, F&E-Direktor, 3DGence

Die vergangenen Jahre haben uns gezeigt, wie fragil die aktuellen Lieferketten sind. Unternehmen werden Material- und Logistikeinsparungen anstreben und ein hohes Maß an Sicherheit für die Komponentenversorgung aufrechterhalten. Um dies zu ermöglichen, werden Unternehmen ihre Infrastruktur anpassen, indem sie sie mit KI-gestützten intelligenten Produktionsmanagementsystemen ausstatten und so die Effizienz lokaler und verteilter Maschinenparks maximieren. Die Verbreitung moderner Fertigungstechnologien wird eine Reduzierung der Materialbestände ermöglichen. Die Digitalisierung von Lagern und die On-Demand-Produktion mit KI-Unterstützung sowie maschinelles Lernen, virtuelle und erweiterte Realität – all diese Tools werden in der modernen Fertigung von entscheidender Bedeutung sein. Eine wesentliche Rolle bei der Technologieentwicklung wird die Energiewende spielen, die die Entstehung moderner Lösungen beschleunigt, die die Energieunabhängigkeit erhöhen und sich positiv auf die Reduzierung des Klimawandels auswirken.

Darüber hinaus ist im kommenden Jahrzehnt mit der Entwicklung neuer Energie- und Fertigungstechnologien zu rechnen, die den Ausbau der Infrastruktur über unseren Planeten hinaus unterstützen. Neue Produktionssysteme, Energiespeicher, die automatisierte Herstellung von Geräten und Ersatzteilen im Weltraum oder der Bau von Lebensräumen auf anderen Planeten unter Verwendung lokal verfügbarer Rohstoffe werden eine immer größere Ausweitung menschlicher Aktivitäten über den Heimatplaneten hinaus ermöglichen.

Arjen Evertse, General Manager Sales EMEA, Mimaki Europe

Aus Sicht von Mimaki erweitert es die Materialien, die wir in unserem 3D-Druck verwenden können, was unsere 3D-Technologie auf ein neues Niveau heben und die möglichen Anwendungen erheblich erweitern wird. Es wird eine große Herausforderung sein, sicherzustellen, dass sie unabhängig von den Eigenschaften des Materials durch einen Tintenstrahlkopf spritzen können, ohne Kompromisse bei der Stabilität oder Druckqualität einzugehen. Zu wissen, welche Technologie zur Lösung dieses Problems erforderlich ist, ist sicherlich ein weiterer Teil dieser Herausforderung, der umfangreiche Materialforschung und technologische Entwicklung erfordert.

Ted Sorom, CEO und Mitbegründer, Mantle

Die größte technische Herausforderung des kommenden Jahrzehnts ist auch die größte sich abzeichnende Chance; wie man die Leistungsfähigkeit von Software mit künstlicher Intelligenz (KI) nutzt, um die Welt der Fertigung neu zu gestalten. Fertigungsanlagen sind zunehmend in der Lage, kritische Prozessdaten zu erfassen. Doch wie KI am effektivsten genutzt werden kann, um diese Daten zu analysieren und Fertigungsprozesse proaktiv so zu ändern, dass Effizienz und Produktivität gesteigert und gleichzeitig die Kosten gesenkt werden, muss noch ermittelt werden.

Dr. Cora Leibig, CEO und Gründerin, Chromatic 3D Materials

Die größte technische Herausforderung des kommenden Jahrzehnts wird die Entwicklung von Robotern sein, die komplexe Aufgaben mit einfachen Anweisungen erledigen können – zum Beispiel Werkzeuge, die ältere Menschen bei Haushaltsaufgaben unterstützen. Um dies zu erreichen, benötigen wir Fertigungstechnologien, die sich an ganz spezifische Anforderungen anpassen lassen.

Gavin Jeffries, Gründer und CTO, Fluicell AB

Im letzten Jahrzehnt hat sich der 3D-Druck von einem Prototyping-Tool zur Unterstützung des Designprozesses zu einer unverzichtbaren Fertigungstechnologie entwickelt, die die Herstellung von Funktionsteilen auf eine Weise ermöglicht, die mit herkömmlichen Werkzeugen nicht möglich wäre.

Ich gehe davon aus, dass im kommenden Jahrzehnt ein ähnlicher Übergang im Bereich des 3D-Biodrucks stattfinden wird, wo wir von einfachen Konstruktdemonstrationen zum Drucken biologischen Materials zur Erzeugung lebenswichtiger lebender Gewebeschnitte für die pharmazeutische Entwicklung sowie für therapeutische Zwecke übergehen werden . Der Schwerpunkt wird wahrscheinlich auf patientenspezifischen menschlichen Geweben liegen, entweder allogen oder autolog, mit Schwerpunkt auf der Entwicklung personalisierter biogedruckter Lösungen.

Beim Aufbau patientenspezifischer Gewebe ist der 3D-Biodruck nur der erste Schritt in einem komplexen Prozess. Es müssen Technologien zur Überwachung, Qualitätskontrolle und Bewertung der Funktion einzigartiger Proben etabliert werden. Dabei werden wahrscheinlich zerstörungsfreie und idealerweise berührungslose Techniken wie holographische Phasenmikroskope und elektrische Impedanzüberwachung erforderlich sein, um die Integrität und Funktion des Gewebes zu bewahren. Außerdem müssen neue Verabreichungstechnologien etabliert werden, um die therapeutischen Vorteile zu nutzen und gleichzeitig das Gewebe vor Immunreaktionen zu schützen.

Nationale Netzwerke und Regulierungsbehörden beginnen nun, sich an diesem Weg zu beteiligen, und als Reaktion darauf zeigen sich nun Maßnahmen wie das FDA-Modernisierungsgesetz 2022 und der Aufschwung von Organisationen wie ATMP-Netzwerken (Advanced Therapeutic Medical Products) und 3R (Reduce, Replacement). , Refine) Implementierung, beide konzentrieren sich auf den Übergang zur Verwendung entworfener Gewebe anstelle von Tieren oder einfachen biologischen Systemen.

Luo Xiao-fan, CEO, Polymaker

Für die meisten additiven Fertigungstechnologien ist meiner Meinung nach die Prozesskomplexität immer noch die größte technische Herausforderung. Im Gegensatz zu den meisten herkömmlichen Fertigungstechnologien gibt es beim 3D-Druck viele Prozessvariablen und es besteht eine stark gekoppelte Beziehung zwischen Prozess, Material und geometrischer Struktur; Das traditionelle Paradigma der Prozessentwicklung und -optimierung kann sich nicht mehr an die hochkomplexen Prozesseigenschaften des 3D-Drucks anpassen. Dies hat auch zu einer Reihe von Herausforderungen geführt, mit denen die 3D-Druckindustrie immer noch konfrontiert ist: Prozessentwicklung und -optimierung dauern lange, die Kontrolle des Druckprozesses ist schwierig, die Qualitätskonsistenz ist gering, die Leistung ist unvorhersehbar und so weiter.

Um dieses Problem zu lösen, ist die Koordination vieler Technologien erforderlich. Zunächst müssen wir die Konstruktion des physikalischen Modells des Druckprozesses verbessern. Die Wissenschaft hat in den letzten Jahren viel Arbeit geleistet und man muss sagen, dass ein gutes Fundament gelegt wurde. Als nächstes muss eine Simulationssoftware entwickelt werden, die auf diesen genauen und verifizierten physikalischen Modellen als Hauptwerkzeug für die Untersuchung des 3D-Druckprozesses basiert und gleichzeitig eine passende, standardisierte Datenbank mit Geräten, Materialien und Prozessen erstellt. Auf dieser Grundlage kann die Anwendung der Prozessentwicklung, -optimierung und -steuerung auf der Grundlage spezifischer Technologien und Anwendungsanforderungen aufgebaut werden; Die technischen Möglichkeiten sind hier relativ umfangreich und können mit künstlicher Intelligenz und Datenwissenschaft kombiniert werden, um eine effiziente Prozessoptimierung zu erreichen. Sie können auch mit der Online-Überwachung von Hardware kombiniert werden, um eine geschlossene Steuerung des Druckprozesses zu realisieren, und dies kann auch der Fall sein verbunden mit Design-Software, um einen kompletten geschlossenen Kreislauf vom Design bis zur Produktion zu bilden.

Die Verwirklichung der oben genannten Technologien erfordert große Investitionen und multidisziplinäre Anstrengungen, aber dies ist auch die technische Hürde, die überwunden werden muss, damit die additive Fertigung ihr Potenzial weiter ausschöpfen und wirklich zu einer Mainstream-Fertigungstechnologie werden kann. Auch wir (Polymaker) haben in den letzten Jahren viel investiert und mit vielen Partnern große Fortschritte gemacht. Im Jahr 2023 werden wir mit tiefgreifenderen Lösungen auf den Markt kommen, und auch hier können Sie sich darauf freuen.

Hardik Kabaria, Vizepräsident für Software, Carbon

Es gibt bestimmte Schwachstellen im Design- und Fertigungsbereich, die in den nächsten Jahren durch integrierte technische Lösungen angegangen werden müssen. Wenn Ingenieure beispielsweise Produkte entwerfen, fällt während des Entwurfsprozesses für mechanische und elektrische Komponenten ein erheblicher Teil der manuellen Arbeit an, die sich wiederholen kann, während CAD- und CAE-Softwarepakete verwendet werden. Gerade in den letzten Jahren gab es erhebliche Fortschritte bei der Automatisierung von Designprozessen, um dem entgegenzuwirken, wobei Tools wie physikinformierte neuronale Netze auf Probleme in der CAD- und CAE-Welt angewendet werden.

Auch für Ingenieure sind fragmentierte Prozesse eine Herausforderung. Die in der Entwurfsphase eingesetzten Prototyping-Prozesse stehen in keinem Zusammenhang mit dem eigentlichen Herstellungsprozess, insbesondere im Hinblick auf die Entwicklungszeitpläne und die geschätzten Kosten pro Teil. Diese Trennung kann zu Reibungen, Innovationseinschränkungen und einer verzögerten Markteinführung führen. Allerdings gibt es in der additiven Fertigungsindustrie Fortschritte, die eine stärkere Abstimmung zwischen den Prototyping- und Herstellungsprozessen ermöglichen, und ich gehe davon aus, dass dies in den nächsten Jahren noch effizienter werden wird. Carbon hat beispielsweise eine Softwarelösung namens Design Engine entwickelt, die den Produktdesign-, Entwicklungs- und Herstellungsprozess vereinheitlicht, um Designern und Ingenieuren einen nahtlosen Übergang von der Idee zum Design und zur endgültigen Produktion zu ermöglichen.

Ebenso müssen sich Ingenieure derzeit mit Rückkopplungsschleifen zwischen der Messtechnik der gefertigten Teile und dem beabsichtigten Design auseinandersetzen, die weder automatisiert noch ausgereift sind. Unsere Branche als Ganzes erfindet den Designprozess für die Hersteller physischer Komponenten für Produkte neu – von Leiterplatten und Chips bis hin zu großen mechanischen Teilen wie Turbinenschaufeln und Flügeln für Flugzeuge – sodass diese Rückkopplungsschleifen besser werden, aber es wird Zeit brauchen. Im Laufe der Zeit, wenn sich die Systeme und Prozesse weiterentwickeln und reifen, werden die Produktentwicklungszyklen effizienter, fortschrittlicher und rationalisiert, was Unternehmen dabei helfen wird, bessere Produkte zu entwickeln und diese schneller auf den Markt zu bringen.

Shon Anderson, CEO, B9Creations

Da Umwelt-, Sozial- und Governance-Faktoren (ESG) für Unternehmen immer wichtiger werden, wird Nachhaltigkeit die größte technische Herausforderung des kommenden Jahrzehnts darstellen.

Obwohl allgemein anerkannt ist, dass additive Verfahren dazu beitragen, die Auswirkungen des verarbeitenden Gewerbes auf die Umwelt zu verringern, angefangen bei der Reduzierung von Abfall im Vergleich zur subtraktiven Fertigung bis hin zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks und des Teiletransports durch das Drucken vor Ort, werden wir eine Verschiebung hin zu Unternehmen beobachten, die sich mit diesen Problemen befassen müssen ihre ESG-Auswirkungen – von 3D-gedruckten Teilen bis hin zu Abfallströmen bei der Nachbearbeitung.

Eric Bert, SVP Commercial, InkBit

Wenn wir uns auf unsere eigene Branche konzentrieren, sind Maßgenauigkeit, Materialeigenschaften und Kosten pro Teil immer noch Herausforderungen, die gelöst werden müssen. AM muss in der Lage sein, mit traditionellen Fertigungsmethoden zu konkurrieren und diese Faktoren zu gewinnen, und ich glaube, dass Tintenstrahl mit hohem Durchsatz in den meisten Fällen die Lösung ist. Für Inkbit ist es eine Priorität, die Kosten pro Teil zu senken und mit traditionellen Technologien sowie anderen AM-Prozessen konkurrenzfähig zu sein und gleichzeitig die Maßhaltigkeit und die allgemeine Strukturqualität zu liefern, für die die Menschen zu AM kommen. Auch die Materialeigenschaften sind ein entscheidender Faktor. Auch hier sollten sich Designer nicht zwischen Material und Form entscheiden müssen, da sie nicht beides haben können, weil AM das Material nicht anbietet, herkömmliche Verfahren jedoch keine komplexen Geometrien zulassen, AM sollte dies tun bieten echte Gestaltungsfreiheit, aber in Wahrheit arbeiten wir immer noch daran, oft weil die Materialauswahl immer noch begrenzt ist. Und daran arbeiten wir bei Inkbit natürlich. Unsere Materialien sind auf Langlebigkeit, Schlagfestigkeit und Langzeit-UV-Belastung ausgelegt, und wir entwickeln ständig weiter; Wir verwenden eine Rückkopplungsregelung mit geschlossenem Regelkreis, um wiederholbare Maßgenauigkeit zu gewährleisten, und die Produktivität unseres Systems hilft uns, sehr wettbewerbsfähige Kosten pro Teil zu liefern.

Alessio Lorusso, CEO und Gründer, Roboze

Unsere Erfahrung in der additiven Fertigung von Teilen mit Hochleistungs-Thermoplasten hat in den letzten Jahren ihre Fähigkeit zur Integration in traditionelle Produktionsprozesse bewiesen und bietet als ersten greifbaren Vorteil kurzfristig die Reduzierung von Produktionskosten und Lieferzeiten.

Die nächsten 10 Jahre werden entscheidend dafür sein, das Bewusstsein der Endbenutzer für die Vorteile der industriellen additiven Fertigung zu schärfen. Dies wird zu neuen Herausforderungen führen, die unserer Meinung nach auf zwei unterschiedlichen Ebenen stattfinden werden: Nachhaltigkeit und die Integration von Technologie in alle Produktionsstufen. Roboze arbeitet bereits an beiden Fronten und schlägt nicht nur innovative Technologien und Materialien vor, die durch unsere starke Natur in der Forschung und Entwicklung völlig neuer und wettbewerbsfähiger Ökosysteme begünstigt werden, sondern auch nachhaltigere Geschäfts- und Finanzmodelle.

Edward Feng, Gründer und CEO, Raise3D

Was sind im Hinblick auf die Entwicklung der letzten dreißig Jahre die Herausforderungen für den 3D-Druckmarkt im nächsten Jahrzehnt?

Ich möchte mit dem TOE-Framework zusammenfassen: T für Technologie, O für Organisationsstruktur und E für Umwelt. In diesen drei Aspekten dürften die größten Herausforderungen der nächsten zehn Jahre liegen.

In Bezug auf die Technologie bezieht es sich auf die Kompatibilität zwischen alten und neuen technischen Wegen, etwa auf mögliche Iterationen der Technologie und darauf, ob die Automatisierung diese unterstützen kann, wie man dies mit traditioneller CNC kombinieren oder traditionelle Fertigungsmethoden teilweise ersetzen kann. Auf organisatorischer Ebene müssen ein Team und sein Paradigma mit der Geschwindigkeit in Einklang stehen, mit der Dinge entwickelt werden, um neue Technologien wie den 3D-Druck zu integrieren. Für ein Unternehmen ist es wichtig zu messen, ob es sich eine gewisse Toleranz für das Scheitern von Innovationen leisten kann, ob der Gewinn aus der Neuinnovation den Erwartungen entspricht oder ob die Kostensenkung den Aufwand der Einführung der 3D-Drucktechnologie wert ist. Darüber hinaus muss sich die Organisation in Bezug auf die Umwelt darüber im Klaren sein, dass Regierungspolitik und industrieller Wettbewerb die Priorität eines Unternehmens für den 3D-Druck beeinflussen können, wenn die Absicht darin besteht, ein bestehendes Unternehmen zu stärken.

In der realen Welt ist die TOE-Bereitschaft in Europa, den Vereinigten Staaten und Asien anders, wenn es um neue Technologien geht. Die Unterschiede bestehen sogar zwischen Branchen, Branchen und Unternehmen. Daher denke ich, dass die TOE-Vielfalt das größte Problem sein wird, das gelöst werden muss, um den 3D-Druck in den nächsten zehn Jahren umzusetzen.

Jason Fullmer, Chief Operating Officer, Formlabs

Die größten technischen Herausforderungen im kommenden Jahrzehnt bestehen darin, die steigende Nachfrage nach Massenanpassungen zu unterstützen und Lieferketten für neue Technologien zu entwerfen, die schneller, flexibler und ebenso kosteneffektiv sind wie die heutigen Systeme. Der 3D-Druck unterstützt beide Herausforderungen, indem er eine effiziente, kostengünstige Onshore-Produktion ermöglicht und die Möglichkeit bietet, Verbraucherhandbücher in großem Maßstab anzupassen, ohne die Material- oder Arbeitskosten zu erhöhen.

Das Formlabs Automation Ecosystem sorgt beispielsweise für eine dreifache Steigerung der Produktivität und spart gleichzeitig bis zu 80 % Arbeitsaufwand, senkt die Kosten pro Teil um 40 % und reduziert den Verpackungsabfall um bis zu 96 %. Mit der Möglichkeit, Druckerflotten für mehrere Benutzer und mehrere Materialien zu verwalten, ermöglicht das Automatisierungs-Ökosystem eine kontinuierliche Produktion, sodass Benutzer mehrere Drucke über Nacht und bis ins Wochenende hinein senden können, wodurch die Massenproduktion Wirklichkeit wird.

Philipp Kramer, CTO und Mitbegründer, DyeMansion

Auch wenn Geräte immer energieeffizienter werden, sehen wir uns aufgrund des Bevölkerungswachstums und steigender Einkommen mit einem enormen Anstieg der Energienachfrage konfrontiert, was dazu führt, dass mehr Geld für Produkte und Dienstleistungen ausgegeben wird. Um den Klimawandel zu bekämpfen, setzen wir oft auf neue Technologien, aber auch die Verbesserung bereits bestehender Technologien wird große Auswirkungen haben.

Die Planung, Herstellung und Installation nachhaltiger Energiequellen wie Solarpaneele oder Batterien erfordert hochqualifiziertes Personal und viel Aufwand. Nehmen wir als Beispiel die Installation von Sonnenkollektoren auf dem Dach unseres Hauses. Jemand muss es planen, Teile müssen hergestellt werden und hochqualifizierte Techniker müssen es installieren. Die Automatisierung von Teilen dieses Prozesses und die Reduzierung des Bedarfs an Fachkräften (z. B. durch AR) werden der Schlüssel zur Deckung des steigenden Energiebedarfs sein.

Dr. Vladimir Navrotsky, Technologiechef für additive Fertigung, Siemens Energy

Die größten technischen Herausforderungen des kommenden Jahrzehnts sind zweifellos die Dekarbonisierung der Industrie und die Energiewende. Ich bin fest davon überzeugt, dass die additive Fertigung eine wichtige Rolle bei der Lösung dieser Herausforderung spielen wird.

Auch im künftigen Energiemix werden Gasturbinen benötigt, die mit Biokraftstoffen und grünem Wasserstoff betrieben werden. AM-entwickelte Gasturbinenbrenner ermöglichen die Aufrüstung selbst installierter Turbinen, sodass diese bis zu 100 Prozent Wasserstoff nutzen können. AM-entworfene und hergestellte Turbinenschaufeln und Leitschaufeln aus Hochtemperaturlegierung werden die Turbineneffizienz erheblich steigern und dadurch den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen senken.

Der Einsatz von AM zur Herstellung von Brennstoffzellen und Wärmetauschern wird deren Effizienz und Zuverlässigkeit drastisch steigern.

Schließlich wird das Recycling von AM-Komponenten den Materialbedarf und die Emissionen reduzieren.

Max Siebert, CEO, Replica

Ich sehe zwei große Herausforderungen für die Maschinenbauindustrie: anhaltende Unterbrechungen der Lieferketten und den Klimawandel. Eine dezentrale Fertigung mit einem digitalen Lagerbestand kann eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung umweltfreundlicherer und widerstandsfähigerer Prozesse spielen, indem physische Lagerbestände entfallen und immer und überall nur die benötigte Menge produziert wird. Der 3D-Druck hat sich bereits als ernstzunehmende Produktionsmethode etabliert, um dieses Ziel zu erreichen. In den kommenden Jahren wird jedoch mehr Aus- und Weiterbildung in Unternehmen und Universitäten erforderlich sein, um wirklich zu wachsen. Darüber hinaus müssen die Kosten gesenkt werden, damit der 3D-Druck in der Massenproduktion eingesetzt werden kann. In meinen Augen ist der Pelletdruck ein innovatives Beispiel dafür, wie durch die Rationalisierung des Materialherstellungsprozesses auf weniger Schritte eine Kostensenkung erreicht werden kann.

Paul Holt, Gründer, Photocentric

Die größte Herausforderung im Ingenieurwesen besteht darin, nachhaltige Lösungen für die automatisierte Massenfertigung zu entwickeln. Der Schlüssel zum Erfolg wird die Entwicklung intelligenter Software sein, die die Prozesseffizienz im Hinblick auf Energie-, Zeit- und Materialeinsparungen durch den Einsatz von Big Data steigert. Aus Hardware-Sicht wird der Entwurf skalierbarer modularer Systeme die Antwort sein, um den Bedarf an Teilen auf Abruf zu erfüllen. Schließlich wird die Schaffung recycelbarer Materialien, die den industriellen Anforderungen für die Massenproduktion entsprechen, das Ökosystem vervollständigen.

Xavier Martínez Faneca, CEO, BCN3D

Eine der größten Herausforderungen für die Fertigung im kommenden Jahrzehnt ist die Notwendigkeit einer größeren Autonomie und Kontrolle im Produktionsprozess. Dazu gehört die Möglichkeit, Produkte vor Ort herzustellen, sie an spezifische Bedürfnisse anzupassen und mehr Kontrolle über die Lieferketten zu haben. Derzeit haben die 3D-Drucktechnologien jedoch noch nicht den Reifegrad erreicht, der erforderlich ist, um dieses Potenzial vollständig auszuschöpfen.

Eine Lösung für diese Herausforderung ist die Entwicklung fortschrittlicher 3D-Drucktechnologien, die zum Dreh- und Angelpunkt der Fertigung werden könnten, wie beispielsweise VLM (Viscous Lithography Manufacturing). Diese Technologie hat das Potenzial, Unternehmen die volle Kontrolle über den Herstellungslebenszyklus ihrer Produkte zu geben, vom Design bis zur Endproduktion.

Ao Danjun, CEO, Creality

Die größte Herausforderung besteht darin, eine 5- bis 10-mal höhere Druckgeschwindigkeit als derzeit zu erreichen und gleichzeitig die Druckqualität und die Erfolgsquote in Einklang zu bringen. Darüber hinaus muss das Angebot an Druckmaterialien für Hochgeschwindigkeits-3D-Drucker, insbesondere 3D-Druckmaterialien in Industriequalität, erweitert werden. Der 3D-Druck ist eine multidisziplinäre Technologie, die Anstrengungen von mehreren Seiten erfordert. Wir werden mit Partnern in verschiedenen Bereichen zusammenarbeiten, um Synergien zu schaffen und Industrie 4.0 zu stärken, indem wir die Leistungsfähigkeit des 3D-Drucks nutzen.

Doug Kenik, Direktor, SW-Produktmanagement, Markforged

Wenn wir uns die Fertigungslandschaft und die Entwicklung der Anforderungen in den letzten Jahren ansehen, sehen wir, dass sich die Branche in eine spannende Richtung bewegt. Zwei aufkommende Trends werden die Branche beeinflussen: Unterbrechung der Lieferkette und Lokalisierung zur Steigerung der Effizienz sowie die Geschwindigkeit der Entwicklung in einer digitalen Welt – die in der physischen Welt noch nicht erreicht wurde.

Die Kollision dieser beiden Trends wird zu einer Herausforderung für Fertigung und Technik führen, die weitere Produktionsunterbrechungen erfordert, um die Effizienz zu steigern und die Lücke zwischen physisch und digital in kürzerer Zeit zu schließen. Dies ist Ausdruck von On-Demand-Anforderungen in großem Maßstab sowie von Geschäftstreibern, die schnelle Iterationen ermöglichen und kostspielige Gemeinkosten reduzieren.

Um diese Herausforderung zu meistern, ist eine ausgereifte lokale Fertigung wie die additive Fertigung erforderlich, um traditionelle Prozesse zu ergänzen und sie mit digitaler Automatisierung durch Daten und Software zu kombinieren, um die Effizienz in der traditionellen und neu entstehenden Fertigung zu steigern. Effizienzgewinne durch Automatisierung lassen sich schnell realisieren, können aber nur mit der richtigen Kombination von Daten und Software genutzt werden.

Jason Vagnozzi,Globaler Vizepräsident für additive Fertigung, Braskem

Die Förderung umweltfreundlicher Technik zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks der traditionellen Fertigung ist ein wichtiger Trend, den wir genau beobachten. Wir glauben, dass die additive Fertigung eine Schlüsselrolle dabei spielen kann, Unternehmen bei der Entwicklung eines nachhaltigeren Fertigungsansatzes zu unterstützen.

Steffen Schmidt, CTO, Danish AM Hub

Eine wirklich nachhaltige Produktion wird eine große Herausforderung sein. Zu viele Unternehmen beschönigen ihr Image mit geringfügigen Änderungen am internen Energieverbrauch in der eigenen Produktion und geben sich mit nur diesem geringen Aufwand zufrieden. Aber sie gehen selten auf die eigentliche Herausforderung ein: Die von ihnen hergestellten Produkte und die Art und Weise, wie sie sie herstellen, zu ändern.

Die Emissionsreduktionen von Scope1 und 2 sind mehr oder weniger einmalig und führen nicht zu einer kontinuierlichen Reduzierung unserer globalen CO2-Emissionen.

Dies lässt sich nur durch Wissen ändern, sodass sowohl der Kunde als auch der Hersteller die Bedeutung nachhaltiger Produkte und Produktion kennen und anerkennen. Schulung und Wissensvermittlung sind von entscheidender Bedeutung, und jeder Hersteller von 3D-Druckern, CAD und 3D-Drucksoftware muss dies umsetzen und unterstützen.

Professor Moataz Attallah, Labor für fortgeschrittene Materialverarbeitung. (AMPLAB), Universität Birmingham

Der ukrainisch-russische Krieg hat nachhaltige Energie als die größte technische Herausforderung identifiziert. Der 3D-Druck könnte eine große Rolle dabei spielen, die Einführung sowohl erneuerbarer als auch nachhaltiger Energiequellen zu beschleunigen. Ich hoffe, dass der 3D-Druck beim Bau von Kernreaktoren und ihren Komponenten zum Einsatz kommt, sei es durch Beton-3D-Druck oder durch 3D-Druck von Reaktorkomponenten. Ein entscheidender Game Changer wäre die Entwicklung der Kernfusion. Mithilfe des 3D-Drucks können Komponenten hergestellt werden, die den extremen Bedingungen der Kernfusion standhalten sollen, insbesondere die gekühlten, dem Plasma zugewandten Komponenten.

Sylvia Monsheimer, Leiterin Industrieller 3D-Druck, Evonik Industries AG

Eine große technische Herausforderung im nächsten Jahrzehnt wird die Realisierung der ersten großmaßstäblichen industriellen Leuchtturmanwendungen sein. Dies setzt allerdings verschiedene Aspekte wie schnellere Prozesse, anwendungsspezifischere Materialien, Datenhandling und Automatisierung entlang der gesamten Produktionskette sowie nachgewiesene Skalierungseffekte voraus. Am Ende wird keine einzelne Technologie in der Lage sein, den 3D-Druck in großem Maßstab zu lösen – der entscheidende Punkt ist eher eine integrierte Produktionskette. Bei Evonik erwarten wir ein Jahrzehnt neuer, unendlicher 3D-Anwendungen in allen Branchen, die dazu beitragen werden, dass wir in der Lage sind, die richtigen Hochleistungsmaterialien zu entwickeln und unsere Produktionskapazitäten entlang des Marktwachstums zu erweitern, um Vertrauen zu schaffen, den Markt aktiv mitzugestalten und so immer einer zu bleiben Schritt vorwärts.

Alexandre d'Orsetti, CEO, Sculpteo

Die größte Herausforderung des kommenden Jahrzehnts wird im Design und der Verfügbarkeit von 3D-Modellen liegen. Wir haben in der Vergangenheit eine enorme Erweiterung der Hardware erlebt, aber die Erstellung von 3D-Modellen ist immer noch irgendwie kompliziert. Dennoch beginnen wir, eine gewisse Automatisierung bei der Modellierung von 3D-Dateien sowie leistungsstarke Simulationstools zu sehen, die erforderlich sind, um den Markt zu überzeugen und Zuverlässigkeit bei Teilen zu gewährleisten.

Maschinenhersteller, Materialentwickler und Dienstleister stehen vor der größten Herausforderung, die Technologie ständig zu verbessern, um die von Kunden geforderten Wiederholgenauigkeit, Qualität, Eigenschaften und Kosten pro Teil zu erfüllen, um neue Anwendungen und insbesondere größere Serien zu erschließen.

Gareth Neal, Business Development Manager EMEA & Israel, 3D-Druck & erweiterte Anwendungen, Xaar

Mit einem Wort: Energie! Die Entwicklung von Energielösungen, von Festkörperbatterien bis hin zu Wasserstoff-Brennstoffzellen, und die Rolle, die digitale Fertigungstechniken bei der Ermöglichung dieser Technologien und Märkte spielen können, werden im nächsten Jahrzehnt immer wichtiger.

Die Möglichkeit, jede beliebige Form nach genauen Spezifikationen mit geeigneten Materialien digital zu drucken, spart Zeit und senkt die Kosten im Vergleich zu den heutigen analogen Prozessen erheblich. Hier werden neue Fähigkeiten wie die Hochviskositätstechnologie und die Fähigkeit zur Partikelbeladung von Xaar Entwicklungen mit einer nutzbaren Auflösung und Geschwindigkeit ermöglichen und neue Anwendungen der additiven Fertigung in diesem wachsenden Sektor vorantreiben.

Greg Brown, Vizepräsident für Technologie, Velo3D

Wärmemanagement/Verzerrung, wenn Systeme produktiver werden und Teile größer und heißer werden. Einige veraltete Lösungen für diese Probleme auf kleineren Systemen (z. B. die Verwendung dicker Bauplatten, um Verformungen von Teilen zu verhindern, das Hinzufügen von Bearbeitungsmaterial zu Teilen, „Geisterteile“, um eine Überhitzung von Teilen zu vermeiden) halten nicht mit, wenn Systeme größer und schneller werden. Eine enge Integration von Teileschneiden, In-situ-Messtechnik, Hardware und Simulation wird erforderlich sein, um die Systemproduktivität weiter zu steigern und die gedruckten Kosten pro kg zu senken und gleichzeitig die hohe Qualität der Laser-Pulverbettschmelzung aufrechtzuerhalten.

DR. Gerald Mitteramskogler, CEO, Incus

Eine der bevorstehenden Herausforderungen für die europäische Industrie besteht darin, die Energie- und Klimaziele für 2030 durch Reduzierung des CO2-Fußabdrucks zu erreichen. Der 3D-Druck im Allgemeinen wird dazu beitragen, die besten technologischen Lösungen zu entwickeln. Wir bei Incus sind fest davon überzeugt, dass unsere lithographiebasierte Metallfertigungstechnologie Innovationen ermöglichen wird und dass ein Incus-Produkt zur Lösung zukünftiger Herausforderungen beitragen wird.

Ewan Baldry, Chefingenieur, Czinger Vehicles

Die Skalierung der Technologie ist wahrscheinlich die größte Herausforderung, die jedoch von Divergent und Czinger direkt gemeistert wird. Allein im Jahr 2022 haben wir enorme Verbesserungen in allen Aspekten der Technologie gesehen, vom Design über den Druck, die Nachbearbeitung bis hin zur automatisierten Montage – neue Materialien, neue Maschinen, neue Prozesse, alles im eigenen Haus entwickelt. Es scheint klar zu sein, dass für signifikante Fortschritte ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich ist. Bei Divergent beschäftigen wir Ingenieure und Technologen, die sich mit allem befassen, was zur zunehmenden kommerziellen Durchführbarkeit der Technologieanwendung beiträgt. Ingenieure und Technologen, die sich auf alle Bereiche konzentrieren, von Materialwissenschaftlern, die die von uns gedruckten Pulver, die von uns verwendeten Oberflächenbehandlungen und die Klebstoffe, mit denen wir kleben, entwickeln, bis hin zu AM-Ingenieuren, die an der Gestaltung und Entwicklung der von uns verwendeten Drucker und der effizientesten beteiligt sind Einsatz von Druckern, Software-/CAE-/Optimierungsingenieuren, die den Designprozess beschleunigen, damit wir die wahre Leistungsfähigkeit des 3D-Drucks nutzen und so Komponenten und Baugruppen herstellen können, die hinsichtlich des Materials und der Energie, die für ihre Herstellung benötigt werden, optimiert sind . Wir bei Czinger haben das Glück, all diese Technologie zur Hand zu haben, die wir nutzen, um ein Hyperauto zu entwickeln, von dem wir glauben, dass es so viele „Weltneuheiten“ gibt, was eine unserer Markensäulen, „Revolutionäre Technologie“, verdeutlicht.

Die Beziehung zwischen Divergent und Czinger (wir sind alle am selben Ort in Torrance) bietet auf vielen Ebenen eine einzigartige, symbiotische Gelegenheit. Bei der Entwicklung von Produkten tragen Czingers Anforderungen/Wünsche dazu bei, die Technologie voranzutreiben, die Divergent entwickelt – Czinger-Ingenieure drängen das Divergent-Team, die Umsetzung ihrer Ideen zu ermöglichen. Mit Czinger verfügt Divergent über eine interne, reale Anwendung, um seine Technologie zu verfeinern und zu validieren und sie wiederum der breiteren Automobilindustrie anzubieten – ein Trickle-Down-Effekt. Es ist die Gründung von Unternehmen wie Divergent und Czinger, die sich darauf konzentrieren, das Ganze und nicht nur Teile davon herauszufinden, damit die Technologie skaliert und zur Art und Weise werden kann, wie in Zukunft alle Dinge hergestellt werden.

Vadim Fomichev, Vertriebsleiter, Thor3D

Der 3D-Druck bietet Herstellern enorme Chancen und unsere Prognose geht davon aus, dass nicht nur kleine Unternehmen, sondern auch die Schwerindustrie daran interessiert sind, 3D-Drucker zu beherrschen. Im großen Maßstab ist eine schnelle Massenproduktion von entscheidender Bedeutung, und die Druckgeschwindigkeit bleibt eine Herausforderung. Um die Grenzen der 3D-Druckgeschwindigkeit zu überwinden, müssen die Ingenieure das wohl größte Dilemma ihres Lebens lösen. Manchmal muss die Düse langsam laufen, damit die Substanz abkühlen kann, damit Sie die nächste Schicht auftragen können, doch bei der Massenproduktion müssen strenge Fristen eingehalten werden.

Die zweite Herausforderung ist die Selbstversorgung. Denken Sie an moderne Montagelinien, wo Robotermanipulatoren die Arbeit erledigen? Ein Dutzend dieser Roboter benötigen nur einen Bediener. Werden die Ingenieure in der Lage sein, 3D-Drucker automatisch und zuverlässig genug zu machen, sodass eine große Produktion nur ein oder zwei Bediener für die Verwaltung benötigt?

Carlos Zwikker, Chief Commercial Officer, AM-Flow

Die größte technische Herausforderung des kommenden Jahrzehnts wird die Schaffung intelligenter AM-Fabriken sein. In der Vergangenheit haben wir uns auf die Hauptbotschaft konzentriert, dass der Haupttreiber für das Wachstum des AM-Marktes die Reduzierung der Kosten pro Teil ist. Und wir glauben, dass dies auch heute noch gilt und höchstwahrscheinlich auch in den kommenden Jahren eine relevante Botschaft sein wird. Obwohl der Markt weiter wächst, wird die Skalierung der AM-Produktion durch manuelle Arbeit behindert. Die Kosten für manuelle Arbeit sind ein hemmender Faktor bei der Skalierung der AM-Produktionsleistung. Die Automatisierung von Arbeitsabläufen ist eine Voraussetzung für die Reduzierung der Kosten pro Teil und die Grundlage für die Schaffung intelligenter AM-Fabriken. Und die reduzierten Kosten pro Teil führen uns zu mehr Anwendungen mit einem realisierbaren Geschäftsszenario, und diese realisierbaren Geschäftsszenarios sind der Motor für weiteres Wachstum.

Die technische Herausforderung für das nächste Jahrzehnt wird darin bestehen, von nicht kommunizierenden Vertikalen – MES-Plattform, Drucker, Nachbearbeitungsarbeitsplätze usw. – zu einem vollständig vernetzten, durchgängigen digitalen Thread in einer AM-Produktionsanlage überzugehen.

Wir stehen erst am Anfang dieser Reise, da diese Reise parallel zur Reife der Drucktechnologie und der AM-Fertigungsprozesse verläuft. AM-Flow versteht sich als treibende Kraft und Anbieter von Hard- und Software-Workflow-Automatisierungslösungen für die Smart AM Factory der Zukunft und sucht proaktiv die Zusammenarbeit mit allen anderen Unternehmen, die an der digitalen Ereigniskette der Smart AM Factory beteiligt sind von morgen. Wir glauben, dass es eine engere Zusammenarbeit zwischen allen Unternehmen geben wird, die sich mit der Automatisierung von 3D-Druckfabriken befassen. Für den Endkunden bedeutet der Aufbau einer Smart AM Factory mehr als nur die Anschaffung weiterer Drucker, mehrerer Nachbearbeitungseinheiten, Workflow-Automatisierung usw.

François Leclerc, Programmmanager, Creaform

Das kommende Jahrzehnt wird zweifellos mit vielen Herausforderungen gefüllt sein. Eine davon scheint die Markteinführungszeit zu sein, also die Zeit, die für die Entwicklung und Produktion neuer Produkte (oder neuerer Generationen) benötigt wird. Da die Belegschaft immer knapper wird, steigt der Druck auf Unternehmen, Produkte schneller zu entwickeln.

Jede Technologie, die die Produktentwicklung beschleunigt, wird unweigerlich zur Lösung dieses Problems beitragen. Natürlich wird das 3D-Scannen, das einen großen Vorteil darstellt, wenn es darum geht, vorhandene Objekte in digitale Prozesse zu integrieren, sicherlich einen großen Beitrag dazu leisten. Sobald Daten mit einem 3D-Scanner erfasst wurden, ist auch die Software zur Verarbeitung und Nutzung der Daten ein wichtiger Aspekt, der berücksichtigt werden muss. Jeder Schritt des Prozesses wird immer kritischer und Zeitverschwendung wird nicht akzeptabel sein.

Sam O'Leary, CEO, SLM Solutions

Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihnen das Problem nennen kann, aber ich kann Ihnen sagen, dass wir, was auch immer es ist, einen Weg finden werden, es durch Zusammenarbeit, Innovation und offene Architektur zu lösen.

François Leclerc, Programmmanager, Creaform

Die Zukunft des 3D-Drucks wird industriell sein oder nicht, das ist die Herausforderung. Aus diesem Grund haben wir bei 3DCeram eine technologische Entscheidung getroffen, nämlich die des automatisierbaren Top-Down. Diese Wahl ist im industriellen Kontext der Massenproduktion unbestreitbar. Wir wissen, dass man, um viel zu produzieren, große Bauplattformen braucht, die zudem vielseitig einsetzbar sind und auf denen auch der Druck großer Teile möglich ist!

Wie wir wissen, erfordert der Übergang zur industriellen Phase eine Produktionsgeschwindigkeit, die eine Automatisierung des Prozesses erfordert. Und dies muss mit einer benutzerfreundlichen Softwareschnittstelle geschehen, die verschiedenen Phasen des 3D-Drucks werden dann auf intelligente Weise gesteuert, mit KI, die den Lauf startet und den Druck überwacht, um dann automatisierte Filter- und Reinigungssysteme zu erhalten Der letzte Teil, bereit zum Schießen!

Auf der Formnext haben wir im November eine halbautomatische Linie vorgestellt, die es Herstellern ermöglicht, relevante Produktionsraten mit wenig Personal zu erreichen, die den 3D-Druck in ihre Produktionshallen integrieren möchten.

Ma Jin-song, General Manager, UnionTech

Die größte Herausforderung besteht darin, die Produktleistung durch Produktionsanforderungen zu realisieren, was mittel- und langfristig hohe Effizienz, hohe Konsistenz und hohe Stabilität bei niedrigen Kosten bedeutet, um eine distributive Fertigung zu realisieren.

Zu den Lösungen gehören:

1. Design: Einführung neuer Designplattformen, DfAM usw.

2. Materialdurchbruch: 3D-Druckmaterialien haben als treibende Kraft für die Entwicklung der 3D-Druckindustrie schon immer eine entscheidende Rolle in der Entwicklung der Branche gespielt. Daher sind 3D-Druckmaterialien eine wichtige Grundlage für die Entwicklung der 3D-Drucktechnologie. Die Entwicklung der Materialien ist gewissermaßen einer der Hauptfaktoren, die darüber entscheiden, ob der 3D-Druck eine breitere Anwendung finden kann.

Wir gehen davon aus, dass im Jahr 2023 und in der Zukunft die Materialeigenschaften, die Implementierung von Gradientenmaterialien und der Multimaterialdruck weiterentwickelt werden.

3. Die Druckkosten werden weiter gesenkt, um dem Trend zu größeren Produktionsvolumina gerecht zu werden.

4. Die Nachbearbeitungstechnologie wird weiterentwickelt: Derzeit ist die Nachbearbeitung aufwendig und kostspielig

5. Die Prozesskette der digitalen Fertigung wird weiter ausgebaut, um der Nachfrage nach agilen Geschäftsmodellen im Sinne des 3D-Drucks Rechnung zu tragen.

6. Der Trend zur gegenseitigen Kommunikation von Geräten sowie Parametersätzen wird bei der Integration der Prozesskette erforderlich sein.

Li Tao, Vorsitzender und CEO, Shining 3D

Die technische Herausforderung besteht in „Genauigkeit“ und „Geschwindigkeit“. Dies spiegelt sich vor allem in der Herausforderung wider, schnelle, stabile und konsistente Fertigungskapazitäten zu erreichen. Shining 3D konzentriert sich bei der Positionierung jedes Produkts und jeder Lösung auf den Markt auch darauf, eine konsistente Produktqualität zu erreichen und die Standardisierung des Herstellungsprozesses zu verbessern. Insbesondere im Vergleich zum Prozess der subtraktiven Fertigung und der Formenherstellung weist der 3D-Druckprozess mehr Variablen hinsichtlich der Kontrolle der Qualität gedruckter Produkte auf. Die Überwachung und Verfolgung der Qualität des gesamten Prozesses wird eine systemtechnische Herausforderung sein, die den umfassenden Einsatz technischer Technologien wie verschiedene Sensoren, 3D-Messungen der inneren Struktur und des Erscheinungsbilds sowie die Analysefähigkeiten von Softwarealgorithmen und KI erfordert.

Die natürliche Schönheit des 3D-Drucks liegt in der Herstellung komplexerer organischer Strukturen. Mit den immer strengeren Anforderungen an die Qualitätskontrolle gedruckter Teile stellt dies auch höhere Anforderungen an die zweidimensionale Imager- und dreidimensionale Messtechnik. Daher werden die hochpräzisen 3D-Scan- und Inspektionslösungen von Shining 3D immer häufiger auch bei der vollflächigen Vermessung additiv gefertigter Teile eingesetzt. Um der schnellen Entwicklung der Wertschöpfungskette gerecht zu werden, wird davon ausgegangen, dass die systematische Integration verschiedener technischer Technologien im Zusammenhang mit der Qualitätskontrolle von entscheidender Bedeutung ist.

Gui Pei-yan, CEO, HeyGearsDie Entwicklung und Anwendung einer digitalen Kette ist eine große Herausforderung, die bei der Entwicklung der additiven Fertigung bewältigt werden muss, da Daten das Schlüsselelement der intelligenten Produktion sind.

Bei der Bewältigung von Herausforderungen sind zwei Themen eng miteinander verbunden. Einerseits erfordert die digitale Kette die effektive Verbindung von 3D-Druck-Hardware mit Software, um eine integrierte und digitale Lösung zu schaffen, die auf tatsächlichen Anwendungsanforderungen basiert. Daher verdienen professionelle Technologien wie digitales Material, künstliche Intelligenz, Software und Big-Data-Verarbeitung Aufmerksamkeit und Investition.

Andererseits sollte die Denkweise des Verbrauchers berücksichtigt werden. Mittel- und langfristig werden das zunehmende Konsumverhalten der Verbraucher und veränderte Konsumgewohnheiten zu einer höheren Nachfrage nach 3D-Druckanwendungen führen. Dies wird die Entwicklung und das Wachstum von High-Tech-Produkten für den 3D-Druck und hochwertigen Dienstleistern fördern. Der Weg der Popularisierung der Technologie lässt sich verfolgen: Mit der Einführung und Förderung digitaler Anwendungen in immer mehr Bereichen wird der 3D-Druck eine größere Rolle in unserem Leben spielen und mehr Komfort und Vorteile mit sich bringen.

Es ist notwendig, die Herausforderungen durch Investitionen in Technologieforschung und -entwicklung zu bewältigen, Talente anzuziehen, zu reservieren und kontinuierlich in sie zu investieren. Die technologische Entwicklung kann das Leben der Menschen wunderbar verändern. Der entscheidende Punkt besteht darin, immer von den Anwendungsanforderungen auszugehen, industrielle Fähigkeiten mit der zugrunde liegenden digitalen 3D-Drucktechnologie zu kombinieren und Produktionsprozesse wie Datenerfassung, Datenverwaltung, Modelldesign, 3D-Druckausrüstung, 3D-Druckmaterialien und Nachbearbeitung intelligent zu integrieren.

Die Popularisierung der Senkung der Hürden der angewandten 3D-Drucktechnologie im Vergleich zu den Forschungs- und Entwicklungsbemühungen, die auf den Markt für intelligente High-End-Fertigung abzielen, wird nebeneinander bestehen. Ich glaube, dass die 3D-Druckindustrie mit der kontinuierlichen Entwicklung von 3D-Druckprodukten für neue Anwendungen den Menschen in Zukunft noch mehr Vorteile bringen wird.

Jin Tian-shi, Geschäftsführer, Voxeljet China

Die nächsten zehn Jahre werden ein Jahrzehnt sein, in dem additive Fertigungstechnologie und Kundenbedürfnisse interagieren und sich gegenseitig beeinflussen werden.

Die Wertelogik des 3D-Drucks ist modellfrei und leistungsstark. In diesem Jahrzehnt werden wir erleben, wie 3D-Druck und traditionelle Fertigung miteinander zusammenarbeiten.

Die größte Herausforderung beim 3D-Druck für Massenproduktionsanwendungen besteht darin, die Gesamtkosten zu senken, die Stabilität der Ausrüstung zu verbessern und die gleichbleibende Qualität der gedruckten Produkte sicherzustellen.

Um diese Probleme zu lösen, müssen wir uns auf die kontinuierliche umfassende Verbesserung von Ausrüstung, Materialien, Prozessen und Automatisierung konzentrieren.

Am Beispiel des Sandformendrucks werden wir die Entstehung von Massenproduktionsprojekten komplexer Sandkerne mit einer Jahresproduktion von 10.000 Stück und supergroßer Sandformen mit einem einzelnen Stück von 10 Metern Länge und einem Einzelgewicht von mehr als 100 Tonnen erleben .

Um die oben genannten Anforderungen zu erfüllen, werden Technologien wie Sandmaterialrecycling, Roboter, automatische Erkennung, automatische Logistik und neue Nachbearbeitungstechniken entstehen und schrittweise gefördert und angewendet.

Roger Uceda, Direktor für Technologietransfer, CIM UPC

Die größte Herausforderung für die nächsten 10 Jahre wird nicht darin bestehen, im 3D-Druck ein Teil herzustellen, das den Anforderungen entspricht, für die es entwickelt wurde, sondern darin, Tausende oder Millionen von Teilen herzustellen, mit der absoluten Gewissheit, dass alle diese Anforderungen erfüllen werden.

Aus diesem Grund ist es notwendig, an zwei Aspekten zu arbeiten: Der erste ist die Standardisierung, die für die rechtliche Abdeckung der von uns hergestellten Produkte unerlässlich ist. Und der zweite, noch wichtigere Punkt besteht darin, sicherzustellen, dass die von uns hergestellten Teile tatsächlich die richtigen mechanischen, thermischen, optischen ... Eigenschaften haben. Beim 3D-Druck werden Kenntnisse über Herstellungsprozesse und Materialien nicht ausreichen. Die Besonderheiten dieser Technologie erfordern eine vollständige Rückverfolgbarkeit des verwendeten Materials sowie aller Parameter, mit denen es hergestellt wurde. Bei CIM UPC arbeiten wir nicht nur an der Entwicklung neuer 3D-Drucktechnologien, sondern an allem, was mit der Modellierung der hergestellten Teile zusammenhängt, mit Echtzeit-Überwachungssystemen, die eine vollständige Rückverfolgbarkeit des Prozesses ermöglichen und die 100 %-ige Qualität der Teile garantieren können die hergestellt werden, liegen innerhalb der Spezifikationen.

James DeMuth, CEO, Seurat Technologies

Die Erzeugung großer Mengen sauberer Energie wird in den kommenden Jahrzehnten eine unserer größten Herausforderungen sein. Dicht dahinter folgt der Zugang zu materiellen Ressourcen. Natürlich gibt es viele Technologien, die zur Lösung dieses Problems beitragen werden. Zunächst konzentrierte man sich auf intermittierende erneuerbare Energien wie Solar-, Wind- und Gezeitenenergie und entwickelte sich dann zu stetig lasterzeugenden Quellen wie Geothermie, Wasserkraft und schließlich Kernfusion. Der Wettlauf um die Frage, welche Lösungen für Fusion (und Geothermie) am effektivsten sind, ist noch im Gange, aber die Welt wird vom Wettbewerb und einem vielfältigen Lösungsangebot profitieren. Wenn uns die Geschichte etwas gelehrt hat, dann ist es, dass wir unsere größten Entdeckungen oft nicht in dem finden, was wir suchen, sondern in dem, was wir unterwegs finden. Die Technologien, die sich aus dem Streben nach Fusion ergeben (Laser der nächsten Generation, Hochleistungsmagnetik der nächsten Generation), werden ungeahnte Anwendungen haben, die neue Potenziale und Fähigkeiten erschließen. Unser Unternehmen, Seurat, entstand aus dem Streben nach Fusion und nutzte Laser für die Fusion, wandte es jedoch auf die Materialbearbeitung an, um einen hohen Durchsatz, eine hohe Qualität und eine wirtschaftliche Teileproduktion zu erreichen, die mit der konventionellen Fertigung konkurriert.

Joan Horvath und Rich Cameron, Mitbegründer von Nonscriptum LLC

Angenommen, wir konzentrieren uns nur auf technische Herausforderungen im 3D-Druck-Universum, dann konzentrierten sich die ersten Jahrzehnte der 3D-Drucker-Entwicklung hauptsächlich auf die Hardware-Entwicklung und das Experimentieren. Die letzten fünf Jahre waren hauptsächlich von der Innovation neuer Materialien geprägt. Die nächste Grenze ist Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit, und wir gehen davon aus, dass Software, die einen Teil des Know-hows erfahrener Benutzer automatisiert, die nächsten großen Verbesserungen sein wird. Fortschritte in der KI und in der maschinellen Bildverarbeitung könnten im nächsten Jahrzehnt wichtige Beiträge zum automatisierten Schneiden, Drucken und zur Teilevalidierung leisten.

David J Webb, 50-jähriger Professor für Photonik, Aston University

Alternde Arbeitskräfte sind ein Problem im Ingenieurwesen. Viele Ingenieure sind zwischen 40 und 60 Jahre alt und haben keine Erfahrung mit Additiven. Selbst die über 30-Jährigen haben wenig Erfahrung. Dies bedeutet, dass mehr Bildung erforderlich ist, um die Vorteile von Additiven als technische Lösung aufzuzeigen, und dass zusätzliche Kurse gefördert werden müssen Für Menschen, die bereits am Arbeitsplatz sind, wird CPD als wesentlicher Fortschritt angesehen.

Die Ausbildung muss sich sowohl auf die Weiterentwicklung von Software als auch auf Technologie konzentrieren und muss als gängige Fertigungstechnologie betrachtet werden, nicht als Hobby- oder Forschungstechnologie

Dies gilt auch für die medizinische Gemeinschaft, wo 3D-Software wie „Mimix“ zur Anzeige von CT- und MRT-Scans zur Unterstützung bei Operationen eingesetzt wird. Additive kann dazu beitragen, dies weiter voranzutreiben, indem es Schnitt- und Drucktechniken einsetzt, um 3D-Modelle der Knochen, Organe und Venen von Patienten zu erstellen, was wiederum bei der Diagnose und Operation hilfreich ist

Ryohei Yuasa, Forscher, Leiter des Materialdesign Digital Manufacturing and Design Research Center for Emergent Circularity, Keio University

Wir werden eine Beschleunigung der Versuche erleben, Materialien, Produkte und soziale Systeme zu verknüpfen, wie zum Beispiel den Digital Product Passport. Immer mehr Produkte werden mit detaillierten Informationen zu Materialien und Design hergestellt, um den Recycling- und Entsorgungsaufwand zu verringern. Die Unternehmen werden gefragt, ob sie Angaben zur Güteklasse der von ihnen verwendeten Materialien machen können.

Aurélien Fussel, 3D-Druck-Programmmanager + Senior-Experte für additive Fertigung

Services Operations, Alstom

Die drei größten Herausforderungen sind: Training, Training und ... Training. Ich tue mein Bestes, um die Änderung der Denkweise in Bezug auf Designregeln für den 3D-Druck (DfAM) zu unterstützen, indem ich E-Learnings, Webinare und Klassenzimmer organisiere. Aus Sicht der Simulationssoftware sind Finite-Elemente-Parameter immer ausgereifter, auch wenn für kritische 3D-gedruckte Teile immer noch eine abschließende Validierung auf dem Prüfstand obligatorisch ist. Die schnellste Veränderung vollzieht sich, wenn Menschen 3D-gedruckte Teile berühren und sich fragen, wie sie diese Technologie täglich nutzen können.

Taso Arima, CEO und Mitbegründer, IperionX

Das nächste Jahrzehnt wird nicht nur den Ingenieurbereich vor große Herausforderungen stellen, sondern auch das Lieferkettenmanagement. Dazu gehören Ressourcenknappheit und Effizienz. Da der Vorrat an Rohstoffen begrenzt ist, ist das Recycling und die Wiederverwendung von Materialien eine entscheidende Strategie, um der wachsenden Nachfrage der Verbraucher gerecht zu werden. Die Umsetzung zirkulärer Technologien ist eine wesentliche Lösung zur Schonung natürlicher Ressourcen und zur Gewährleistung einer nachhaltigen Produktion.

Nehmen Sie Ihr Smartphone als Beispiel: Das durchschnittliche Gerät verwendet eine Reihe kritischer Mineralien, darunter Kupfer, Tellur, Lithium, Kobalt, Mangan, Wolfram und mehr. Mit der steigenden Nachfrage nach Smartphones und anderen Unterhaltungselektronikgeräten steigt auch der Druck auf die Versorgung mit diesen wichtigen Mineralien. Die UN berichten, dass jährlich nur 20 % des Elektroschrotts recycelt werden, während der Rest unsere Mülldeponien füllt und verunreinigt. Die Implementierung zirkulärer Technologien ist notwendig, um unsere Auswirkungen auf die Umwelt sowohl bei der Gewinnung von Bodenschätzen als auch bei deren Lebensdauer zu reduzieren.

Frank Roberts, Präsident, 6K Additive

Additive Fertigung gehört natürlich dazu, aber auch bei der konventionellen Fertigung wird der Bedarf an fortschrittlicheren Materialien weiterhin ein Schwerpunkt für viele fortschrittliche Anwendungen sein. Der Schwerpunkt auf ESG wird jedoch weiter zunehmen, da Länder und einzelne Unternehmen mehr Vorschriften einführen und den Schwerpunkt auf den CO2-Fußabdruck legen. An der Schnittstelle dieser beiden Probleme wird die Herausforderung wachsen. Ein neu entwickeltes Material erfüllt möglicherweise nicht die ESG-Anforderungen und/oder die Produktionsmethode kann Umweltprobleme verursachen. Treibt allein die Tatsache, dass es neu oder nachhaltig ist, den Preis für eine Massenproduktion zu hoch? Kosten und Nachhaltigkeit müssen zusammenpassen, um neue Materialien mit einem nachhaltigen Element auf den Markt zu bringen.

Geopolitische Ereignisse, Kriege, Pandemien und der Mangel an Halbleiterchips haben die Volatilität der Lieferkette weltweit in den Vordergrund der Herausforderungen gerückt. Ein Schwerpunkt liegt nicht nur in den USA, sondern in allen anderen Ländern auf der Unabhängigkeit der Lieferkette und der Fähigkeit, Materialien zu recyceln, die an vielen Orten bereits vorhanden sind, darunter ausgemusterte Militärausrüstung, ausgediente Teile und Werkstätten für subtraktive Technologie, um nur einige zu nennen . Die Fähigkeit, die in diesen Komponenten enthaltenen Edelmetalle zurückzugewinnen, ist eine Herausforderung, aber auch die Fähigkeit, die Materialien zu Kosten, die tatsächlich niedriger sind als bei Neumaterial, wieder in ein verwendbares Produkt umzuwandeln, stellt eine zweite Herausforderung dar. Leapfrog-Technologien werden der Schlüssel zur Verarbeitung kritischer Materialien für neue Anwendungen sein, die wir noch nicht einmal gesehen haben.

Ian Falconer, Gründer, Fishy Filaments

Klimawandel.

Die direkte Erfassung der CO2-Emissionen wird erforderlich sein, um die Kluft zwischen den globalen Besitzenden und den Besitzlosen zu überbrücken, aber das ist keine Entschuldigung dafür, dass die Besitzenden Technologien und Praktiken ignorieren, die künftige CO2-Emissionen minimieren. Wir müssen die Gewinnung mit der Nutzung als Ölersatz verknüpfen.

Die direkte atmosphärische und industrielle Abscheidung von Emissionen ist ebenso ein Problem der Abfallbewirtschaftung wie ein Problem der technologischen Entwicklung.

In den letzten Jahren haben wir einen Wandel in der öffentlichen Wahrnehmung hinsichtlich der Nutzung des Ozeans als allgemeine Mülldeponie für Landabfälle beobachtet.

Es gibt eine Analogie dazu, die Atmosphäre als Deponie für Industrieabgase zu nutzen, aber die Öffentlichkeit stellt diesen Zusammenhang noch nicht her, vielleicht weil wir keine Singvögel sehen, die in feste CO2-Bänder eingewickelt sind, und wir CO2 nicht auf Gemeindeebene organisieren können Auswahlmöglichkeiten, die den Einzelnen stärken. Es gibt kein positives Ende des Spektrums des physischen Engagements für Kohlenstoffemissionen, sondern nur negative Auswirkungen auf geografischer oder Bevölkerungsebene, und das schränkt die Möglichkeiten der kommunizierenden Berufe ein, die Aufmerksamkeit auf das Problem zu lenken.

Wir brauchen also eine Reihe von Technologien, die die direkte Abscheidung und Wiederverwendung von Kohlenstoff- und Methanemissionen durch Unternehmen und Organisationen ermöglichen, ohne dass die breite Öffentlichkeit mobilisiert werden muss. Das heißt, sie müssen günstig oder möglichst profitabel sein. Die Speicherung durch Materialisierung und Weiterverkauf statt durch Vergraben ist ein Mittel, um Rohöl und Erdgas zu ersetzen, und könnte eine rentable CO2-Abscheidung ohne übermäßige Steuersubventionen ermöglichen.

Franco Cevolini, CEO, CRP Technology

Aus meiner Sicht gibt es einige Herausforderungen, denen wir uns stellen müssen. Auch wenn einige davon weniger unmittelbar oder weniger offensichtlich sind, können sie dennoch zu großen Vorteilen und einer wirksamen Strategie führen.

Die erste betrifft die Umstellung auf eine effiziente Produktionsebene, bei der alle Phasen und Probleme, die für den Massenproduktionsprozess typisch sind, ordnungsgemäß angegangen werden müssen: von der effizienten Auftragsausführung bis zur Optimierung der Verpackung und des Produktionsprozesses.

Als Gruppe investieren wir nicht nur in neue technologische Lösungen, sondern auch in eine Kombination aus technologischer Modernisierung und Implementierung von Personalkompetenzen.

Um Spitzenleistungen zu erzielen, ist heute mehr denn je ein Verständnis der Auswirkungen auf die Produktion im Hinblick auf die Teilezuverlässigkeit erforderlich. Dies ist und war schon immer ein zentrales Thema der additiven Fertigung, bei der eine Vielzahl von Faktoren sorgfältig kategorisiert, kontrolliert und sorgfältig überwacht werden müssen.

Das Qualitätssystem im additiven Fertigungsprozess stellt immer noch einen langen Weg dar, bei dem eine ganze Reihe von Aktivitäten konzentriert, koordiniert und eingesetzt werden müssen.

Dabei kommt der Prozessautomatisierung eine enorme Bedeutung zu. Die additive Technologie hat sich weiterentwickelt und ihre Einsatzmöglichkeiten erweitern sich ständig durch die Einführung neuer Modelle. Natürlich muss diese Expansion gesteuert werden und erfordert die Festlegung neuer Routinen, um die bereits erzielten Ergebnisse zu verbessern. Dies ist ein heikles Upgrade, da die Automatisierung üblicherweise mit großen Mengen verbunden ist, während sie hier mit geringen Volumina und einer Reihe von Variablen einhergehen muss, die eine wichtige Rolle spielen.

Stephan Beyer, Mitbegründer und Chief Venture Officer, nFrontier

Qualität der Teile, Kosten und Verfügbarkeit sind von entscheidender Bedeutung und können mit den vorhandenen Technologien gelöst werden. Es besteht keine Notwendigkeit, weitere davon zu erfinden.

Aber zwei echte und verbleibende Herausforderungen bleiben bestehen. Nachhaltigkeit und Digital. Automatisiertes Design, digitale Zwillinge, CAM/PLM-Integration sind nur einige offene Themen, bei denen noch digitale Werkzeuge entwickelt werden müssen. Zweitens muss AM noch seinen Einfluss auf die Nachhaltigkeit beweisen, nicht nur auf Greenwashing.

John Olhoft, Präsident, LulzBot

Überbrückung der Lücke zwischen 3D-Design und der Erstellung physischer Objekte. Derzeit gibt es eine große Anzahl bemerkenswerter Innovatoren und Ingenieure, die entweder zu sehr eingeschüchtert sind oder keine Zeit haben, in 3D-Design zu investieren. Ich glaube, dass intuitivere Software in Verbindung mit den schnellen Erfolgen des 3D-Drucks dazu beitragen wird, dass 3D-Design im nächsten Jahrzehnt weniger zu einer Hürde wird.

John E. Barnes, Geschäftsführer, und Laura Ely, Programmdirektorin, The Barnes Global Advisors

Die größte technische Herausforderung besteht darin, das richtige Team zusammenzustellen. Wie stellen wir technische Teams mit den richtigen Fähigkeiten zusammen, um komplexe Probleme des Jahrzehnts zu lösen? Wie informieren wir das Management, dessen Aufgabe es ist, das Unternehmen angesichts immer komplexerer technischer Entwicklungen aufrechtzuerhalten? Die Zukunft ist das Team. Die Zukunft ist Wissen. Und die Zukunft liegt in der Technologie. Aber Technologie ohne Wissen, das es zu absorbieren, zu verstehen und zu nutzen gilt, ist sinnlos. Die Zukunft ist ein Mannschaftssport, weil die Zukunft komplex ist. Wir brauchen mehr Gehirne und wir brauchen mehr Offenheit, um das Potenzial des Gehirns auszuschöpfen, unabhängig von Geschlecht, Rasse, Religion oder irgendetwas anderem. Wir brauchen einfach Köpfe, die daran interessiert sind, diese Probleme zu lösen.

Steven Camilleri, CTO und Mitbegründer, SPEE3D

Eines der zentralen Themen ist die Entwicklung neuer Technologien, die Probleme nachhaltiger als bisher mit besserer Effizienz und weniger Verschwendung und Überschuss lösen. Dies sollte insbesondere für die 3D-Druckindustrie ein zentrales Ziel sein. Beispielsweise sollte sich der 3D-Druck nicht nur auf die Herstellung neuer Teile beschränken; Es sollte auch immer häufiger zum Reparieren, Restaurieren und Modifizieren von Teilen verwendet werden. Durch die Lösung von Problemen durch die Herstellung von Teilen nahe am Ort des Bedarfs entfallen Transportenergie und Emissionen, die sonst für den Transport der Teile erforderlich wären. Der Metall-3D-Druck (insbesondere unser Kaltspritzverfahren) ist eine der effizientesten Methoden hierfür, da er Teile verantwortungsbewusst, schnell und kostengünstig herstellt. Es müssen Technologien entwickelt werden, die eine einfache und komfortable Herstellung von Neuteilen aus wiedergewonnenem Material aus Altteilen ermöglichen – derzeit ist dies eigentlich nur mit metallischen Werkstoffen möglich. Alle Trends deuten darauf hin, dass der 3D-Druck als Werkzeug zur Herstellung von Teilen und zur nachhaltigeren Lösung von Problemen weiterhin an Bedeutung gewinnt.

Joshua M. Pearce, Ph.D., John M. Thompson Lehrstuhl für Informationstechnologie und Innovation, Western University

Unsere größte Herausforderung besteht darin, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, deren Verschmutzung und damit die Destabilisierung des Klimas zu beseitigen. Wir können dies mit einer Kombination aus Solarphotovoltaik erreichen, die bereits den kostengünstigsten Strom auf dem Planeten produziert, und Kohle kompensieren (die Luftverschmutzung durch Kohle tötet bereits jedes Jahr 52.000 Amerikaner). Die Elektrifizierung der Heizung (solarbetriebene Wärmepumpen sind in den nördlichen USA und Kanada bereits wirtschaftlich) und kann einen Großteil unseres Erdgasverbrauchs ersetzen. Schließlich kann die Elektrifizierung des Transportwesens mit Elektrofahrzeugen erreicht werden, die ebenfalls bereits wirtschaftlich sind. Interessanterweise produzieren wir in all diesen Fällen nur Photovoltaik, Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge (insbesondere Batterien). Wir haben auch erlebt, dass der 3D-Druck die Herstellungszeit verkürzt, bessere Produkte herstellt und Kosten spart. In diesen Bereichen gibt es bereits erste Belege dafür (z. B. 3D-Druck kostengünstiger Solarregale). Ich denke, dass wir in Zukunft mit 3D-gedruckten PV-Anlagen, Wärmetauschern in Wärmepumpen und Elektrobatterien rechnen können, die uns dabei helfen werden, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu überwinden.

DR. Ingo Ederer, CEO, voxeljet

Nun, das ist eine schwierige Frage. Aus meiner Sicht muss der Mensch von fossilen Energiequellen wegkommen und im großen Stil auf erneuerbare Energiequellen umsteigen. Wind- und Solarenergie müssen kostengünstig verfügbar sein und nicht zuletzt brauchen wir geeignete Speichertechnologien. Fertigungstechnologien spielen bei der Lösung dieser Probleme eine wichtige Rolle, da sie mit den Produktkosten, aber auch mit der Produkteffizienz verbunden sind. Insofern wird 3DP auch bei der Bewältigung dieser Aufgaben eine Schlüsselrolle spielen.

Alan „Pooch“ Puccinelli, Gründer, Repkord LLC

Wir arbeiten mit veralteten Fertigungsparadigmen und verlassen uns häufig auf Lieferanten im Ausland, um die von uns benötigten Teile wirtschaftlich herzustellen. Politische Faktoren sowie steigende Energie- und Transportkosten machen dies mit der Zeit immer unattraktiver. Anstatt uns auf riesige Produktionszentren zu verlassen, müssen wir kleinere Systeme der verteilten Fertigung entwickeln, die es uns ermöglichen, die Transportkosten zu minimieren und uns stärker auf eine On-Demand-Fertigung zu konzentrieren, die sich leicht an die regionale Nachfrage anpassen lässt. Meiner Meinung nach geht es nicht um Technologie, sondern um Logistik und Geschäftssinn. Gemeinden müssen besser in die Lage versetzt werden, ihre eigenen Waren zu produzieren, um sowohl unabhängig zu sein als auch ihre lokale Wirtschaft zu unterstützen.

Thomas Batigne, CEO, Lynxter

Flexibles, funktionales AM x10-mal schneller bei gleicher Qualität und gleichen Kosten. Datengesteuerte Fertigungssoftware, eingebettete Überwachung und CAD/CAM, Effektoroptimierung und intelligente Vorschläge für den Benutzer sollten dies ermöglichen. Es erfordert ein enormes Engagement aller Arten von Ingenieuren und Doktoranden. es zu erreichen, und es dauert viel Zeit, bis es angenommen wird. Das wird uns beschäftigen!

Dr. Wilderich Heising, Partner und stellvertretender Direktor, Boston Consulting Group (BCG)

Wenn ich mir das hohe Qualitätsniveau der Teile anschaue, das wir auf der Rapid und der Formnext im Jahr 2022 erleben konnten, bin ich sehr zuversichtlich, dass AM von Dauer sein wird. Die Qualität hat ein sehr gutes Niveau erreicht, das es uns ermöglicht, vom Prototypenbau zur Fertigung und Produktion von Endverbrauchsteilen überzugehen. Dieser Übergang wird in den kommenden Jahren in vielen Branchen ein wichtiger Hebel für das Wachstum der additiven Fertigung sein. Allerdings wird die Bewältigung des Übergangs vom Prototyping zur Fertigung auch eine der größten Herausforderungen für die 3D-Druckindustrie sein. Ich glaube, dass wir keine „one-size-fits-all“-Technologie sehen werden, die den vielfältigen Anforderungen der verschiedenen aktuellen und zukünftigen Anwendungen im 3D-Druck gerecht wird. Das bedeutet, dass wir die verschiedenen verfügbaren Technologien weiterentwickeln müssen, um sie für bestimmte Anwendungen vollständig einsatzbereit zu machen. Aber wir sollten nicht nur eine Technologie betrachten, sondern das Zusammenspiel von Material, Technologie und Software berücksichtigen und dieses Ökosystem als Ganzes optimieren, um Lösungen für spezifische Kundenbedürfnisse und nicht nur ein Technologieangebot anzubieten. Dies wird ein wichtiger Schritt zur Weiterentwicklung der additiven Fertigungsindustrie sein.

Engel-Schlüsselanhänger, CEO, Meltio

Aus unserer Sicht sind wir davon überzeugt, dass wir in den kommenden Jahren eine steigende Nachfrage verschiedener Branchen nach der Installation hybrider 3D-Drucksysteme in ihren lokalen Produktionszentren verzeichnen werden. Wir nennen diesen Prozess „Hybridisierung von Metall-3D-Drucklösungen für den Industriesektor“. Bei Meltio haben wir diesen Bedarf vor einigen Jahren erkannt und deshalb unsere Drahtlaser-Metall-3D-Drucktechnologie patentiert, deren Kopf in eine CNC-Maschine oder einen Roboterarm integriert werden kann. Branchen wie Bergbau, Öl und Gas, Verteidigung, Automobil, Luft- und Raumfahrt sowie Bildungszentren für Ingenieurwesen streben nicht länger danach, Dutzende von Metall-3D-Druckern zur Herstellung von Teilen zu installieren, sondern sind an der Installation hybrider Fertigungssysteme interessiert, die diese Fähigkeit bieten können 3D-Metallteile in kürzerer Zeit und mit geringeren Kosten und hoher Teilezuverlässigkeit auf ihren CNC-Geräten herstellen.

Dies ist eine industrielle Revolution in der Fertigung dank des Metall-3D-Drucks, auf die Meltio reagiert und in Zukunft mit Innovationen mit neuen Hardware- und Softwarelösungen reagieren wird. Ich bin mir sicher, dass wir diese Hybridsysteme in der Fabrikhalle der Zukunft neben CNC-Fräsmaschinen, Formanlagen, Bohrmaschinen, Drehmaschinen und anderen bekannten Anlagen der traditionellen und subtraktiven Fertigungswelt installiert sehen werden.

Das Zusammenspiel geht weiter mit 3D-gedruckten Formen und anderen Teilen für konventionelle Geräte. Dies ist ein neues Paradigma für Metall-AM: Die Fabrikhalle der Zukunft soll für eine effiziente Fertigung und die lokale Produktion von Metalldruckteilen aussehen.

Dr.-Ing. Vincent Morrison, CEO, AIM3D GmbH

Mit dem breiten Einsatz von AM in der Serienproduktion müssen wir die Situation lösen, dass die Ausschussrate des AM-Prozesses im Vergleich zu anderen bekannten Produktionsprozessen immer noch recht hoch ist. Auch wenn man bedenkt, dass bei der Materialextrusion und Pulverbettschmelzverfahren hohe Recyclingquoten erreicht werden können, wird das Recycling von Ausschussteilen diese Situation nicht lösen, da Maschinenzeit und Energie immer noch verloren gehen, selbst wenn das Material wiederverwendet werden könnte. Um dies zu überwinden, besteht die Herausforderung für alle AM-Prozesse darin, ihre Ausschussrate auch bei hohen Durchsätzen deutlich unter 2 % zu stabilisieren.

Das Hauptproblem – und damit das Problem, das es für die AM-Welt zu lösen gilt – ist die hohe Anzahl an Parametern, die beim Drucken überwacht werden müssen, insbesondere wenn man die lange Bauzeit der Teile berücksichtigt. Typische Ansätze wie die prozessbegleitende Teilekontrolle mit Lasersensoren sind viel zu langsam und zerstören die wirtschaftlichen Parameter der Drucker.

Auf dieser Grundlage müssen wir unsere Sicht auf die Prozesssteuerung durch den Einsatz leistungsstarker SPS und neuer Sensoransätze mit ihren jeweiligen Möglichkeiten ändern. Möglicherweise müssen wir auch komplexe neuronale KI-Prozesssteuerungen in die Maschinen implementieren, um die großen Datenmengen und Prozesszustandsräume bewältigen zu können.

Ramsey Stevens, CEO, nano3Dprint

In den nächsten zehn Jahren wird die größte technische Herausforderung für 3D-gedruckte Elektronik darin bestehen, effiziente, wirtschaftliche und skalierbare Methoden zur Herstellung von Hochleistungselektronik zu entwickeln.

Die additive Fertigung hat das Potenzial, die Art und Weise, wie elektronische Geräte hergestellt werden, zu revolutionieren. Es ermöglicht Benutzern die Massenproduktion flexibler elektronischer Geräte und Strukturen auf einer Vielzahl von Substraten. Dafür müssen jedoch technische Herausforderungen bewältigt werden, etwa die Entwicklung neuer Klassen 3D-druckbarer Tinten und Materialien mit höherer Auflösung, höherer Leistung und Stabilität.

Um fortschrittliche Multimaterial-Elektronikgeräte präzise und schnell herzustellen, müssen wir neue 3D-Drucktechniken entwickeln, die den gleichzeitigen Druck mehrerer Materialien und die Integration verschiedener Funktionalitäten ermöglichen. Dies erfordert Fortschritte bei der Software und den Steueralgorithmen, um eine schnelle und effiziente Produktion hochwertiger gedruckter Elektronik zu erreichen. Außerdem ist die Entwicklung präziser, schneller und energieeffizienter Hardware erforderlich.

Um das Design, die Optimierung und die Prozesssteuerung zu automatisieren und so schnellere Drucke zu ermöglichen, benötigen wir neue Lösungen für maschinelles Lernen. Um sicherzustellen, dass gedruckte Teile den Spezifikationen und Standards entsprechen, müssen auch aktualisierte Qualitätssicherungsmethoden erstellt und durchgesetzt werden.

Um diese Herausforderungen zu lösen, ist ein interdisziplinärer Ansatz erforderlich – dazu gehört die Zusammenarbeit mit Experten aus den Bereichen Materialwissenschaft, Chemie, Physik und Ingenieurwesen.

Bradley Rothenberg, CEO, nTopology

Die größte technische Herausforderung dieses Jahrzehnts besteht darin, den Klimawandel umzukehren. Um dieses Problem zu lösen, bedarf es nicht nur einer magischen Technologie, sondern es bedarf einer gemeinsamen Anstrengung in der gesamten Branche, die neue Designprozesse erfordert. 3D-Druck und fortschrittliche Technik werden dazu beitragen, Gestaltungsspielraum für die Entwicklung von Produkten zu schaffen, von denen wir bisher nur träumen konnten. Einige unserer Kunden arbeiten beispielsweise an Kernfusion, nachhaltiger Landwirtschaft und der Reduzierung unseres CO2-Fußabdrucks.

Ich weiß mit Sicherheit, dass veraltete Designmethoden nicht zu den Innovationen führen werden, die zur Bekämpfung des Klimawandels erforderlich sind. Wir haben jetzt eine ganz neue Generation von Ingenieuren, die in einer AM-First-Denkweise ausgebildet sind. Ich bin begeistert von ihrem Potenzial, uns wirklich bei der Lösung dieses großen menschlichen Problems zu helfen.

Jarek Pieniazek, New Offer Development Manager, Sinterit

Die wachsenden politischen Konflikte der Wirtschaftsmächte werden die Entwicklung der globalen Produktion bremsen. Dadurch wird die heimische Produktion zunehmen. Die größten Herausforderungen werden der Einsatz begrenzter Ressourcen sowie Probleme bei Energiekosten und Produktion sein.

Es gibt keine einheitliche Technologie, aber die Nutzung weiterer lokaler Quellen wird sicherlich von entscheidender Bedeutung sein. Es ist ein Ort für 3D-Druck und Kleinserienproduktion. Die immer bessere Genauigkeit und Wiederholbarkeit von Ausdrucken wird eine Herausforderung sein, aber der Preis pro Druck wird ein entscheidender Faktor sein.

René Kreissl, Leiter Geschäftsbereich Additive Fertigung, TRUMPF

Da wir uns auf die Industrialisierung von Metall-AM-Technologien konzentrieren, besteht eine der größten Herausforderungen für uns darin, die Produktivität unserer Systeme zu steigern und gleichzeitig eine hohe Teilequalität aufrechtzuerhalten. Dies ist äußerst wichtig, um die AM-Anwendungsfälle zu erweitern und die Eignung von AM für die Serienproduktion in großen Stückzahlen, beispielsweise für die Automobilindustrie, zu erhöhen.

Große technische Herausforderungen erfordern immer großartige technische Lösungen und die Erschließung technologischer Welten für kommende Generationen – das ist das, was wir bei TRUMPF tun. Für unsere TruPrint PBF-Systeme integrieren wir bereits mehrere neue Technologieansätze, die die Produktivität und Teilequalität um ein Vielfaches steigern werden. Eine dieser Innovationen ist die Hybridfertigungs- oder „Preform“-Option, die wir für die TruPrint 5000 auf der Formnext 2022 eingeführt haben.

Wir betrachten es als einen wichtigen Meilenstein in der Industrialisierung additiver Technologien, Technologien zu kombinieren, wann immer es sinnvoll ist. Ein weiteres Feature ist eine Automatisierungsfunktion für unsere kleinste Maschine, die TruPrint 1000, mit der bis zu vier Substratplatten automatisch produziert werden können, ohne dass der PBF-Prozess gestoppt werden muss. Bleiben Sie neugierig – wir werden in diesem Jahrzehnt einige gewaltige Technologiesprünge erleben und freuen uns, ganz vorne dabei zu sein.

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Sind Sie auf der Suche nach einem Job in der additiven Fertigungsbranche? Unter 3D-Druck Jobs finden Sie eine Auswahl an Stellen in der Branche. Das Bild zeigt Ingenieure im Laufe der Geschichte in futuristischen Szenarien, Leonardo da Vinci in einem fliegenden Auto, Archimedes auf dem Mars, Isambard Kingdom Brunel auf einer Wasserstofffarm und Bill Gates, der über eine neuronale Verbindung kommuniziert mit einem mosaikartigen Elon Musk.

Michael Petch ist Chefredakteur bei 3DPI und Autor mehrerer Bücher zum Thema 3D-Druck. Er ist regelmäßiger Hauptredner auf Technologiekonferenzen, wo er Vorträge wie 3D-Druck mit Graphen und Keramik und den Einsatz von Technologie zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit gehalten hat. Michael interessiert sich vor allem für die Wissenschaft hinter neuen Technologien und die damit verbundenen wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen.