Innovation ist ein Balanceakt

ETH News: Haben Sie ein Objekt aus dem 3D-Drucker zuhause?
Mirko Meboldt: Ich besitze einen Aufsatz f¨¹r ein Fr?swerkzeug. Das ist g¨¹nstiger als Kaufen und ich kann es auf meinen Anwendungsfall konfigurieren.
Torbj?rn Netland: Bei mir gibt es eine Spielzeugeisenbahnschiene. Das zeigt vielleicht, wo 3D-Druck heutzutage steht: im Kinderzimmer. Es sind noch gr?sstenteils Spielereien, Kleinteile ohne grossen Wert.

Spielereien? Enthusiasten bezeichnen die additive Fertigung als disruptive Technologie, die alles ?ndert¡­
Meboldt: Die Situation ist ziemlich absurd. Ich glaube, das gab es noch nie, dass eine Produktionstechnologie zeitgleich im Kinderzimmer und in Unternehmen auf Vorstandsebene eingef¨¹hrt worden ist. Es gibt keine Technologie, die so masslos unter- wie ¨¹bersch?tzt wird.

Woran liegt das?
Netland: Oft machen sich die Leute falsche Vorstellungen. Man kann ja heute f¨¹r wenige hundert Franken einen 3D-Drucker kaufen. Aber solche Ger?te k?nnen nur Spielzeuge drucken. F¨¹r die Produktion in einem Unternehmen sind sie ungeeignet.
Meboldt: Es gibt nicht ?den? 3D-Druck. Wir m¨¹ssen ¨¹ber die ganze Bandbreite der additiven, also schichtbasierten Produktionsverfahren sprechen. Diese bilden eine ganze Verfahrensklasse, die aus ¨¹ber zwei Dutzend Prozesstechnologien besteht. Ein ganzer Kosmos mit unterschiedlichen Eigenschaften und Werkstoffen.

Was l?sst sich denn alles machen?
Meboldt: Heutzutage gibt es 3D-Drucker f¨¹r Keramik, Metall, Kunststoff, Wachs, Gips, Sand, Beton und in allen Gr?ssenskalen: Ich kann Figuren drucken, die so klein sind, dass sie in ein Nadel?hr passen, und andererseits kann ich die Technologie zum Druck eines Geb?udes nutzen. Eine Technologie also, die in sehr vielen Anwendungsfeldern verf¨¹gbar ist, selbst in der Medizin, etwa um k¨¹nstliche Gelenke oder Gewebeersatz und Transplantate herzustellen. Es ist ein riesiger Verfahrenskosmos, der viele Leute auf den Plan ruft.

Also doch eine disruptive Technologie?
Meboldt: Bei neuen Technologien geht die Vision immer mit einem durch. Ich w¨¹rde sagen: Die Technologie an sich ist nicht disruptiv. Die Disruption liegt im Anwendungsfall, n?mlich dort, wo ich das Verfahren in einem Wertsch?pfungskontext nutze und einen Mehrwert f¨¹r den Kunden schaffe oder g¨¹nstiger produzieren kann.

K?nnen Sie das an einem konkreten Beispiel illustrieren?
Meboldt: Ein Beispiel ist die unsichtbare Zahnschiene von Invisalign, ein Unternehmen, das 1999 in San Jos¨¦, Kalifornien, gegr¨¹ndet wurde und heute 1,3 Milliarden Dollar Umsatz macht. Die Kernidee der Aligner-Therapie, das Patent, ist viel ?lter, n?mlich von 1945. Die Zahnschiene wirklich effizient zu produzieren, wurde aber erst durch den 3D-Druck und die Computertechnik m?glich. Heute macht man einen Abdruck der Z?hne, der gescannt wird. Dann manipuliert man digital, wie sich die Z?hne ¨¹ber den Zeitraum der Behandlung bewegen sollen. Von jedem Teilschritt wird eine passgenaue Zahnspange gedruckt¨C etwa zw?lf Zahnspangen zu einem insgesamt g¨¹nstigeren Preis als eine konventionelle Spange ¨C und dazu mit einem h?heren Kundennutzen. Ein anderes Beispiel ist das Start-up-Unternehmen Tailored Fits, die gerade den ersten individuell massgedruckten Skischuh auf den Markt bringen.
Netland: Das vielleicht bekannteste Beispiel in der Industrie ist die Einspritzd¨¹se f¨¹r das LEAP-Triebwerk vom Boeing Dreamliner von General Electrics. Das ist ein relativ kompliziertes Teil, zusammengesetzt aus vielen Einzelteilen. Daf¨¹r waren fr¨¹her bis zu 20 Zulieferer n?tig. Wird die D¨¹se additiv in einem St¨¹ck produziert, dann hat man nur einen einzigen Zulieferer f¨¹r das Metallpulver. Disruption ist also nicht die Frage der Technologie an sich, sondern der Technologie in einem ganz speziellen Anwendungsfeld.

Es braucht also spezifische Bedingungen f¨¹r den Erfolg?
Meboldt: Das ist richtig. Gut ist, wenn ich Wertsch?pfungsprozesse in Konstruktion, Produktion, Distribution automatisieren kann oder wenn ich Strukturen ben?tige, die ich mit keinem anderen Verfahren produzieren kann. Denn additive Verfahren sind meist noch aufwendig und teuer. Ich muss Nischen finden, wo der Mehrwert der Anwendung den hohen Preis des Verfahrens legitimiert. Ein sch?nes Beispiel ist die Firma Schunk, die Greifsysteme herstellt. Dank Digitalisierung und 3D-Druck kann die Firma heute viel einfacher als fr¨¹her den jeweils individuell zu einem Bauteil passenden Greifer liefern. So k?nnen mehr als 90 Prozent des fr¨¹heren Konstruktionsaufwandes eingespart werden, bei gleichzeitig deutlich reduzierten Lieferzeiten. Das lohnt sich insgesamt auch dann, wenn die Produktion des Greifers selbst eventuell noch teurer ist.

Wie sieht es in 20 Jahren aus? Werden die Verfahren in absehbarer Zeit billiger?
Netland: Ich denke, in den n?chsten 20 Jahre bleiben traditionelle Fertigungsmethoden in vielen F?llen kosteng¨¹nstiger. Additive Fertigung wird aber billiger werden und mehr und mehr Marktanteile einnehmen. Heute ist der 3D-Druck beispielsweise noch nicht f¨¹r die Massenproduktion geeignet ¨C da ist er nicht wettbewerbsf?hig. Aber die Verfahren machen ¨¹berall da Sinn, wo Variation im Sinne von Flexibilit?t und individueller Anpassung gefragt sind.
Meboldt: Die entscheidende Frage f¨¹r ein Unternehmen ist, wie der Einstieg in die Technologie gelingt und der Lernprozess gestaltet wird. Es geht nicht darum, alles auf einmal auf diese Karte zu setzen. Die Technologie muss in geeigneten Pilotprojekten erfolgreich implementiert werden, und dann wird sie zum Selbstl?ufer. Wichtig ist dabei, immer wieder zu justieren, wo im Kontext der eigenen Wertsch?pfung der Nutzen entsteht, wo die aktuellen Grenzen des M?glichen sind, wo die Kostenpunkte liegen und wie das Businessmodell aussieht. Diese Punkte herauszuarbeiten, ist ein Lernprozess und harte Arbeit.
Netland: Man muss bedenken, dass wir immer noch in der Trial-and-Error-Phase sind. F¨¹r den Designprozess, Stichwort Rapid Prototyping, wird 3D-Druck zwar schon recht lange genutzt. 3D-Druck in der Produktion dagegen ist neu und derzeit eher noch die Ausnahme. Im Grunde brauchen die Unternehmen daf¨¹r neben ihrem soliden Tagesgesch?ft eine Art Sandkasten, wo sie experimentieren k?nnen. Die ETH ist daf¨¹r eine gute Partnerin.

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