Revolution für Ersatzteile: Additive Manufacturing mit SAP Commerce Cloud

Für viele Maschinen- und Anlagenbauer ist das Ersatzteilgeschäft zum Ausgleich von Abnutzung und Verschleiß häufig lukrativer als die, unter großem Preisdruck stehende, Erstausrüstung. Gleichzeitig verfügen Hersteller und Endkunden mittlerweile über genügend Erfahrungswerte um anhand von Last und Betriebszeit zuverlässig vorherzusagen, wann bestimmte Teile ausfallen und so ein Ersatzteillager zu pflegen, das im besten Fall just-in-time die Teile zum Ausfallzeitpunkt zu tauschen. Dies ermöglicht es Endkunden Maschinen an der Kapazitäts- und Belastungsgrenze zu betreiben und die maximale Profitabilität in der Abschreibungsdauer auszuschöpfen. Aber wenn in diesem stark verwobenen System einmal etwas schief geht und Teile nicht lieferbar sind, oder vor dem prognostizierten Zeitpunkt ausfallen, kann dies unter Umständen ein gewaltiges Loch in die Kalkulation des Endkunden reißen und die Kundenzufriedenheit belasten.

Selten haben Produzenten im Notfall Einfluss auf die gesamte Lieferkette und können benötigte Teile ad-hoc an jeden beliebigen Ort der Erde transportieren. Doch was, wenn dies gar nicht nötig wäre?

Additive Manufacturing

Seit den späten 1980er Jahren ist der Prozess des "fused filament fabrication" (in etwa: "Fertigung durch Verschmelzung von Filament", kurz: FFF, häufig auch unter der Abkürzung FDM für den Markennamen "fused deposition modeling", vgl. Fused filament fabrication) als Werkzeug des Produktdesigns im Rahmen von rapid prototyping im Einsatz. Dabei werden Materialien bis zu ihrem Schmelzpunkt erhitzt und durch eine in drei Achsen bewegliche Düse gepresst und auf einer Druckplatte schnell gekühlt, um ihre Form zu erhalten. Werden mehrere Schichten übereinander gelegt verschmelzen diese und erlauben es so bis zum Durchmesser der Düse präzise, drei dimensionale Modelle zu erschaffen. Mithilfe des FFF-Verfahrens können prinzipiell alle Materialien deren Schmelzpunkt bei Raumtemperatur erreichbar und deren Abkühlungsgeschwindigkeit gleichzeitig kurz genug ist, um ein Verformen des Modells vor der Verhärtung zu verhindern. Dies schließt viele Kunststoffe (vgl. FDM 3D printing materials compared), aber auch Metalle (vgl. 3D PRINTING METAL ON A DESKTOP FDM PRINTER, EXCLUSIVE INTERVIEW WITH THE VIRTUAL FOUNDRY FOUNDER) und sogar medizinisch-biologische Materialien (vgl. The most promising 3D printed organs projects) ein.

Neben FFF existieren weitere Verfahren des rapid prototypings, die mit UV-sensitivem Harz oder Pulvern arbeiten, aber bisher hat sich vor allem FFF als Werkzeug des "additive manufacturing" (additive Fertigung, kurz: AM) unter dem griffigen Titel "3D-Druck" hervorgetan. Dies liegt vor allem daran, dass die Steuerung von beweglichen X-, Y- und Z-Achsen bereits aus CNC-Maschinen bekannt ist und seit Jahrzehnten erfolgreich in der Metall- und Holzverarbeitung eingesetzt wird. Gleichzeitig können die Teile von kleinen 3D-Druckern im Hobbybedarf erworben, und teilw. sogar aus herkömmlichen Tintenstrahldruckern recycelt werden. Dies hat die schnelle Reifung von FFF vom Verfahren zur Erstellung von Prototypen zur ernsthaften Fertigung unterstützt (vgl. Fused Deposition Modeling: Most Common 3D Printing Method). Zusätzlich hinterlässt FFF kaum Abfall oder Verschnitt, da nur die Materialmenge verbraucht wird, die für das Werkstück erforderlich ist. Gleichzeitig hat FFF das Potenzial ungiftige und nachwachsende Ressourcen zu verarbeiten und kann Unternehmen so helfen die Produktion umweltfreundlicher zu gestalten (vgl. Additive manufacturing can reduce industry’s environmental impact).

2018 hat Gartner das Erreichen des Produktivitätsplateaus für 3D-Druck in der Fertigung zwischen 2023 und 2028 vorhergesagt (vgl. Gartner Hype Cycle 2019: 3D Printing Predictions). Produzenten die sich mit 3D-Druck einen komparativen Konkurrenzvorteil verschaffen wollen müssen sich in diesem Jahrzehnt also beeilen, bevor Marktbegleiter die entsprechenden Nischen besetzen können.