Zum Jahresabschluss gibt Protolabs einen Ausblick auf die zentralen und bestimmenden Trends, die die Fertigungsindustrie im kommenden Jahr erwarten. Demnach werden geopolitische Spannungen, anhaltende Unterbrechungen der Lieferketten, steigende Kosten, neue Anforderungen an die Arbeitskräfte und Nachhaltigkeitsziele auch 2024 zentral für künftige Entwicklungen sein. Zugleich nehmen neue Technologien und Fertigungsmethoden einen entscheidenden Einfluss auf die Trends.
Mit KI und Smart Factories neue Ziele verwirklichen
Laut Protolabs wird 2024 der Übergang zu intelligenten Fabriken mit einer stärkeren Integration von KI, 5G, Internet der Dinge (IoT), Datenanalyse und Cloud Computing erfolgen. Dies soll zahlreiche Vorteile mit sich bringen, etwa Kostensenkungen oder die Steigerung der Produktqualität, Sicherheit und Nachhaltigkeit .
Während 2023 ein Rekordjahr für die Implementierung von 3D-Druckern und additiver Fertigung innerhalb der Industrie darstellte, könnten im kommenden Jahr die Effizienz, Geschwindigkeit und die vermehrt zu beobachtenden konkreten Anwendungsfälle von KI einen zusätzlichen Schub für die additive Fertigung auslösen.
„Traditionell wurde die additive Fertigung insbesondere zur Herstellung von Prototypen genutzt“, erklärt Björn Klaas, Vice President and Managing Director von Protolabs Europe. „Was wir derzeit beobachten können, ist allerdings, dass immer mehr Unternehmen auch reguläre Bauteile, die schlussendlich im fertigen Produkt verbaut werden, fertigen lassen. Eine besondere Rolle spielen dabei der Metall-3D-Druck und immer modernere Druckverfahren – aber eben auch die Anwendung von KI, die diese Entwicklung weiter vorantreiben wird.“
Dezentralisierte Betriebe zur Überwindung von Lieferkettenschwierigkeiten
Eine weitere Prognose, die Protolabs und Björn Klaas für das kommende Jahr ausmachen, ist die stärkere Fokussierung der Industrie auf dezentralisierte Betriebe. Nicht zuletzt dadurch, dass die Herstellung von Produkten so nah wie möglich an ihrem Verwendungsort zahlreiche Vorteile bietet, lassen sich dabei lange Transportwege für Teile und Produkte vermeiden. Unternehmen werden so dabei unterstützt, Unsicherheiten in Bezug auf die Lieferkette zu überwinden.
„Dadurch, dass die unterschiedliche Verfügbarkeit von Ressourcen, Spezialisierungen auf einzelne Fertigungsprozesse und bestehende gewachsene Lieferketten es nicht immer ermöglichen, mit lokalen Einrichtungen oder Lieferanten zusammenzuarbeiten, erscheint diese Prognose zunächst kontrainduktiv“, erklärt Björn Klaas. „Dennoch ermöglicht eine engere Kooperation mit lokalen Partnern Unternehmen es, flexibler zu sein und schneller auf sich ändernde Kundenbedürfnisse und Markttrends zu reagieren. Hersteller werden daher 2024 zunehmend einen hybriden Ansatz verfolgen, bei dem sie je nach Bedarf sowohl eine zentrale Fabrik als auch ein Netz lokaler Einrichtungen nutzen können.“
Untermauert wird dieser Trend durch den 2023 erschienenen The Balancing Act Report von Protolabs, in dem rund 55 % der Hersteller angaben, auch Alternativen wie das sogenannte Friendly Shoring in Betracht zu ziehen. Darunter versteht man das Verlagern von Lieferketten und Produktion in Länder, welche ähnliche Werte und eine ähnliche Kultur wie das eigene Heimatland aufweisen.
Menschliche Kreativität entscheidend für Innovationskraft
Zweifellos verändern KI und andere Technologien wie Cobots die Art und Weise, wie Arbeit verstanden und gelebt wird – die Studie von Protolabs zeigt allerdings auch auf, dass die Befragten die menschliche Kreativität als entscheidendes Element für Innovationskraft ausmachen.
Mehr als die Hälfte der Befragten (56 %) glaubt, dass Cobots die Produktivität der Mitarbeiter steigern werden, und 57 % sagen, dass sie eine bessere Ideenfindung unterstützen werden. Während Cobots repetitive und schwere Aufgaben übernehmen, können sich Mitarbeiter dementsprechend auf kreativere Aspekte ihrer Arbeit konzentrieren.
„Der sich immer stärker verschärfende Fachkräftemangel zeigt klar auf, dass Mitarbeitende nach wie vor höchste Relevanz für Unternehmen haben“, führt Björn Klaas aus. Unternehmen müssten sich anpassen, um Talente anzuziehen und zu halten. „Neben einer verstärkten Konzentration auf eine stärkere Unterstützung durch Cobots und Robotik in den Fabrikhallen sind auch andere moderne Revolutionen innerhalb der Arbeitswelt Ansätze, um hier die Produktion der Zukunft zu gestalten.“
Robotik und neue Materialien treiben die Entwicklung voran
Soft-Robotik und neue Materialien werden in den nächsten fünf Jahren den größten Einfluss auf die Entwicklung der Fertigung haben, wie der Statusbericht 2023 zur Roboterfertigung zeigt. Zu bedenken sei dabei, dass der Einsatz neuer Materialien und Technologien zusätzliche Iterationen zur Prüfung und Verfeinerung erfordern wird, so dass die digitale Fertigung ein Schlüsselelement zur Beschleunigung dieses Entwicklungszyklus ist.
Neue Materialien werden auch in formverändernden Systemen, bekannt als 4D-Druck, eingesetzt werden. Durch die Verwendung reaktionsfähiger Materialien, die auf äußere Einflüsse wie Wärme, Licht, Feuchtigkeit, elektrischen Strom oder Druck reagieren, können 4D-gedruckte Objekte ihre Form oder Eigenschaften verändern.
4D-Druck ermöglicht neuartige Anwendungen
„Bereits heute zeigen zahlreiche Beispiele aus der Forschung – aber auch tatsächlich Anwendungsgebiete – wie revolutionär diese Technologie ist“, sagt Klaas. „Dass entsprechende Anwendungen in 2024 an Bedeutung gewinnen werden, ist dementsprechend ein Trend, mit dem zu rechnen ist.“
Beispiele für die Entwicklung dieser Systeme sind:
- Luft- und Raumfahrt: 4D-gedruckte Drohnenflügel, die sich als Reaktion auf Stimuli um bis zu 20° biegen können, was die Effizienz erheblich verbessert
- Medizintechnik: Implantate, die sich mit der Zeit an den Körper eines Patienten anpassen
- Intelligente Textilien, die ihre Atmungsaktivität an die Luftfeuchtigkeit anpassen
- Komponenten, etwa in einem Sanitärsystem, die sich als Reaktion auf Temperaturschwankungen ausdehnen oder zusammenziehen
Nachhaltigkeit als Motor der Innovation
„Nachhaltigkeit hat in der Fertigung nach wie vor Priorität, sowohl bei den Verfahren der Unternehmen als auch bei den von ihnen hergestellten Produkten“, erklärt Björn Klaas. Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und der Energiesektor hätten gesetzliche Ziele zu erreichen, sodass sich ein Großteil ihrer Produktentwicklung auf die Reduzierung von CO2 und die Integration hocheffizienter Technologien konzentriere.
Die Protolabs-Studie mit 450 Führungskräften aus dem verarbeitenden Gewerbe zeige, dass Nachhaltigkeit ein wichtiger Motor für Innovationen und ein Hauptgrund für Hersteller sei, neue Produkte zu entwickeln. Eine wichtige Rolle spiele dabei die digitale Fertigung, da sie eine lokalisierte Produktion ermögliche und zu weniger Abfall führe. „Dementsprechend – und das kann kaum genug unterstrichen werden – ist Nachhaltigkeit für die Industrie 2024 und auch in den folgenden Jahren eines der wichtigsten Themen“, betont Klaas. (jpk)
