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Gedruckte Disruption: Additive Fertigung und die Finanzdienstleistungen
INHALTSVERZEICHNIS 6 Einleitung: Finanzdienstleistungen- getrieben durch Technologien 101. Additive Fertigung aus Sicht der Wissenschaft 16 2. Additive Fertigung aus Sicht der Finanzdienstleistung 24 3. Additive Fertigung aus Nachhaltigkeitssicht 28 4. Additive Fertigung und die Schnittstellen zu anderen Technologien 32 5. Startups der Additiven Fertigung aus Investorensicht 36 6. Additive Fertigung aus rechtlicher Sicht 42 7. Der main incubator stellt sich vor 48 8. ACAM & SKW Schwarz stellen sich vor 52 9. Glossar, Literaturverzeichnis, Abbildungsverzeichnis & Disclaimer 2 3
Einleitung Finanzdienstleistungen - getrieben durch Technologien
Einleitung: Finanzdienst- [Bild 1]
Das Fundament der Untersuchung AF die Ziele für nachhaltige Entwicklung nicht haben. Für dieses Papier haben
leistungen - getrieben Die Banking Map des
main incubators
in diesem Papier legt ein wissenschaft- unterstützen kann, da wir denken, dass
licher Teil, in dem der heutige Stand der die AF ein Schlüssel zur Erreichung
wir das ACAM Aachen Center for Addi-
tive Manufacturing und die Rechts-
durch Technologien Technologie, die Herausforderungen und dieser - zunehmend auch wirtschaftlich anwaltskanzlei SKW Schwarz gewinnen
die Entwicklungsmöglichkeiten dargestellt relevanten - Ziele sein kann. Und wir können, denen wir an dieser Stelle einen
Wie auch andere Branchen und die werden. Wir untersuchen darauf aufbau- zeigen die Schnittstellen der AF zu ande- großen Dank aussprechen möchten. Der
Gesellschaft sind die Finanzdienstleistungen end das Disruptionspotential der Techno- ren Zukunftstechnologien auf, um die Austausch war für uns sehr bereichernd.
durch zahlreiche neue Technologien seit logie für den Finanzdienstleistungssektor Komplexität des aktuellen Transforma-
Jahren starken Veränderungen ausge- und konkretisieren dies in unserer Banking tionsprozesses darzustellen. Außerdem Es wird Punkte geben, denen wir
setzt. Das Umfeld, die Geschäftsmo- Map. Wir zeigen hier die Auswirkungen stellen wir die wichtigsten Aspekte aus
9
noch nicht genügend Aufmerksamkeit
delle und Infrastrukturen von Banken auf das Einlagen- und Kreditgeschäft, die dem rechtlichen Bereich dar. geschenkt haben. Wenn Sie sich mit uns
und Versicherungen wandeln sich: Mit Versicherungen, den Zahlungsverkehr, die über diese Punkte austauschen möchten
FinTechs, Tech-Startups1 und den BigTe- Vermögensverwaltung, den Kapitalmarkt Wir lernen mit jedem Papier dazu. oder Anknüpfungspunkte für weitere
chs sind neue Player entstanden, die und die Marktinfrastrukturen auf. Und Lernen geht am besten über einen Gespräche sehen, so haben wir unser Ziel
den Wettbewerbsdruck auf die Bran- engen, branchenübergreifenden Aus- erreicht, denn dieses Papier soll eines der
che verstärken. 2
Neue Technologien Weiterhin betrachten wir die Start- tausch. Deshalb haben wir uns mit Part- gemeinsamen Arbeit an der Zukunft der
zwingen in den Bereichen Infrastruktur, up-Szene als Indikator für die Innova- nern zusammengetan, um auf unserer Industrie und den Finanzdienstleistungen
Produkte und Services immer stärker tionskraft der Branche und als Inves- Erkenntnisreise Wissen und Sichtwei- sein.
[Bild 2]
zu neuen Lösungen. Auf der Kundenseite titionsmarkt. Zudem fragen wir, wie die sen hinzuzuholen, die wir so bisher Prognostierte Entwicklung
haben die BigTechs das Nutzerverhalten des AF-Marktes weltweit
(Wohlers Report 2020)
und die Kundenbedürfnisse verändert und
das nicht nur im Konsumentenbereich, In diesem und folgenden main So stellen wir uns die Fragen:
sondern auch in der Industrie. Letztere incubator Papers versuchen wir uns der Welche Folgen hat die AF für die Finan-
befindet sich ebenso wie der Finanzdienst- Antwort dahingehend zu nähern, dass zierungsvolumina, die Versicherungen
leistungsbereich in einem technolo- wir ausgewählte Zukunftstechnolo- und die Kreditrisikoeinschätzungen,
gisch getriebenen Transformationspro- gien auf ihr Disruptionspotential für die wenn z.B. die Produkte auf Nachfrage
zess. Werden z.B. Additive Fertigung, Finanzdienstleistungsbranche hin unter- vor Ort oder in der Nähe produ-
Künstliche Intelligenz und Robotik bald suchen. Denn mit der Disruption sind ziert werden? Wenn lange Lieferwege
zu Produktionsstätten ohne Menschen auch immer neue Ertragschancen und wegfallen? Wenn der Materialverbrauch
führen? Werden Quantencomputer bald, wirtschaftliche Möglichkeiten verbun- sinkt? Wenn die Produktionsgeräte, mit
anstelle von Menschen, Materialien oder den. eigenen Identitäten ausgestattet, Daten
Medikamente der Zukunft entwickeln? zu Wartungen oder genutzten Lizen-
Und was bedeutet das dann für die In diesem ersten Papier widmen zen selbst senden?6 Wenn sich Bits mit
Finanzindustrie der Zukunft? Die Formel wir uns der Additiven Fertigung, kurz AF. Atomen und Zellen nahtlos verbinden?
“Alles fließt” benennt damit bildhaft den Warum? Diese Art der Produktherstel-
aktuellen Zustand der Finanzdienst- lung, umgangssprachlich auch 3D-Druck Dass dieser Markt für den Finanz-
leister und ihrer Kunden. genannt, verändert seit den 1960er Jahren dienstleistungssektor durchaus relevant
nicht nur die Produktion, sondern ganze ist, zeigen allein folgende Zahlen:
Die Finanzdienstleistungsbranche Lieferketten und dies durch alle Branchen
befindet sich damit in einem mehrdimensio- hindurch4 - und diese Veränderung wird Es hat 20 Jahre gebraucht, um
nalen Veränderungsprozess mit zahlreichen durch COVID-19 noch weiter beschleu- eine Marktgröße von USD 1 Mrd. zu
Chancen, dessen Ausgang wir noch nicht nigt. AF erlaubt es zudem, die produ- erreichen, dann allein nur weitere fünf
kennen. Werden die herkömmlichen Banken zierten Gegenstände mit neuen Eigen- Jahre um die zweite Milliarde folgen
mit ihren Produkten, Services und ihrer schaften zu versehen, die Materialien zu lassen.7 Für 2021 prognostiziert der
Infrastruktur bald zu besseren Banken, auf klimatische oder zeitliche Verän- Wohlers Report ein Marktvolumen von 1
Zu unserer Schreibweise "Startup", siehe auch unseren Glossar.
fraktionierten Banken oder unsichtba- derungen reagieren und sie als Daten USD 18 Mrd., das bis 2029 auf USD
2
In diesem Papier verwenden wir sowohl deutsche als auch englische Begriffe. Zahlreiche Begrifflichkeiten sind im Glossar erläutert.
3
Zum Konzept der Banking Map siehe Spitz, M.F. & Mateoschus, K., 25. Februar 2020.
ren Banken, wie es unsere erarbei- senden zu lassen.5 Und AF ist ein Helfer 117 Mrd. ansteigen soll. 8 4
Zur Geschichte Additiver Druckverfahren siehe Wohlers Associates, 2020, S. 19. Zur Veränderung der Value Chains in der AF siehe Küpper, D., Heising, W.,
tete Banking Map3 (siehe Bild 1) zeigt? zur Erreichung der 17 Ziele für nachhal- Krüger, T., Gocke, A. & Ganeriwalla, A., 7. Januar 2019.
5
Siehe die erste von Robotern aus Stahl gedruckte, smarte Brücke in Amsterdam von MX3D, gedruckt in 2018: Jackson, B., 3. April 2018.
Werden diese Geschäftsmodelle zusam- tige Entwicklung (Sustainable Deve- Das stete Wachstum des Marktes 6
Zu den zukünftigen Einsatzfeldern, den Nutzungspotenziale und den zu erwartenden Veränderungen in Wirtschaft und Gesellschaft siehe auch acatech,
men mit den neuen Banken zukünftig lopment Goals, kurz SDG's) der UN - spiegelt sich z.B. auch im starken Ausbau Leopoldina & Akademienunion, 2020.
7
Wohlers Associates, S. 294. Die Finanzplattform LearnBonds erwartet bis 2024 ein Wachstum auf 40,8 Milliarden US-Dollar. Guggenberger, S., 23. Juli 2020.
nebeneinander existieren? Oder läuft Ziele, die wir im main incubator als eine der internationalen Branchenleitmesse, Im Bereich Medizintechnik prognostiziert die Deutsche Bank bis 2030 ein Wachstum auf EUR 5,6 Mrd., siehe Deutsche Bank Research, 2. April 2019. Für den
alles auf die sogenannte "No Bank" weitere wichtige Veränderungskraft in der Formnext, wieder. Bereich Metall AF prognostiziert Strategy& ein Marktvolumen von USD 14,2. Siehe PWC Strategy&, 2019, S. 2.
8
Wohlers Associates, S. 294. Prognose noch ohne COVID 19 Impact. Hierzu auch Guggenberger, S., 22. Juni 2020.
hinaus? der Wirtschaft sehen. 9
Zum Konzept der Banking Map siehe Spitz, M.F. & Mateoschus, K., 25. Februar 2020.
6 Einleitung 7
1 K A P I T E
ADDITIVE FERTIGUNG AUS
SICHT DER WISSENSCHAFT
L _ E I N S
1.1. Einleitung [Bild 3] Die relevantesten AF-Grundprinzipien sind Powder Bed Fusion (PBF), Directed
Die grund- Energy Deposition (DED), Material Extrusion (ME) und VAT Photopolymerization.
legenden [Bild 4]
Die Additive Fertigung, kurz AF, AF-Prozess- Diese Grundprinzipien unterscheiden sich durch den Ausgangszustand des zu Die vier relevantesten AF-
ist der Überbegriff über einer Mehr- schritte. verarbeitenden Materials, die Art der Materialverteilung sowie durch das physika- Grundprinzipien
veranschaulicht mit den
zahl moderner Fertigungstechnologien, lisch-chemische Fügeprinzip (angelehnt an ASTM52900). Im folgenden Schaubild jeweiligen Eigenschaften
welche ein bestimmtes Prinzip verbin- haben wir diese vier Grundprinzipien10 dargestellt:
det: Die Erzeugung solider und paralleler
Schichten, welche entlang der Aufbau-
richtung zu einem dreidimensionalen
Gebilde aufgeschichtet werden. Aus
dieser besonderen Art der Erzeugung
von Objekten resultiert der prominen-
teste Vorteil der AF: eine einzigartige
Freiheit der dreidimensionalen Gestal-
tung von Polymeren, Metallen, Kera-
miken und auch organischem Material.
Umgangssprachlich findet man oft den
Begriff 3D-Druck, dieser ist jedoch nur
ein Bereich der AF.
Die AF-Technologien eint das
geringe Alter. Etablierte Fertigungstech-
nologien existieren in ihrer Grundform
seit Jahrhunderten, bei den AF-Techno-
logien sind es einige Jahrzehnte. Daraus
folgert selbstverständlich eine gewisse
Unreife, welche viele Herausforderun-
gen begründet und den umfassenden
Einsatz in der gesamten Industrie aktuell
begrenzt.
Die folgenden Darlegungen
dienen der Präsentation derzeit rele-
vanter AF-Technologien mit Fokus auf
den Unterschieden der Technologien,
die Differenzierung der Anwendungs-
gebiete sowie Beispiele der erfolgrei-
chen Anwendung. Ergänzt wird diese
Sicht der Wissenschaft um die aktuellen
technologischen und produktionswirt-
schaftlichen Herausforderungen sowie
die Antwort der Wissenschaft darauf.
1.2. Status Quo
1.3. Lösungsansätze
Die Prozesskette der AF lässt sich
(angelehnt an VDI 3405) entsprechend Die Vielzahl an Grundprinzipien und verarbeitbaren Materialien ermöglichen den Einsatz der AF in nahezu jeder Branche.
der folgenden Grafik zusammenfassen, Unterschiedliche Vorteile der AF werden dabei in den verschiedenen Industrien ausgenutzt, hier einige Beispiele:
auch wenn das jeweilige Additive Grund-
prinzip innerhalb der AF-Produktions- Raumfahrt
phase Auswirkung auf die umliegenden Durch die Fertigung von Raketentriebwerksteilen mittels PBF- und DED-Technologien konnten durch Ausnutzung
Prozessschritte hat. der Gestaltungsfreiheiten die Effizienz dieser Antriebe gesteigert werden. Ein prominentes Beispiel ist SpaceX. Aber auch
10 A d d i t i v e F e r t i g u n g A U S S I C H T D E R W i sse n schaf t 11
Weitere Branchen werden im Kapi- schon im Prozess aufsteigender Rauch Fertigung aus. die Produktivität zu steigern und somit
[Bild 5]
Das Konzept einer vor Ort additiv tel “Additive Fertigung aus Finanzdienst- (entstehend durch die hohe Energie- die Integration in Branchen wie dem
gefertigten Mond-Basis leistungssicht” behandelt. einwirkung des Laserstrahls in das Bedarfe, wie Verschleißgegen- Automobilsektor zu ermöglichen. Die
Pulverbett) aus, um die Energie ebendie- stände oder Material, können somit nur Weiterentwicklung zur Verarbeitung
1.4. Herausforderungen ses Strahls zu mindern, da Energie von ungenau kalkuliert werden. Gleiches weiterer Materialien22 oder auch die
Rauchpartikeln abgefangen wird. Dies gilt für die Kalkulation der Fertigungs- Entwicklung neuer Materialien23, welche
Die AF bietet eine Vielzahl an hat direkte Auswirkungen auf die Bedin- zeit. Dies wirkt sich auf die Planung von nur mit AF-Technologien verarbeitbar
Vorteilen: Nie zuvor dagewesene Freihei- gungen des Verschmelzens und stellt Personalbedarf und Maschinenkapazi- sind, sind ebenfalls von hoher Bedeu-
ten in der dreidimensionalen Gestaltung nur eine von vielen Variablen dar. täten aus und erschwert die gesamte tung. Ein weiterer wichtiger Bereich der
von Bauteilen, eine Vielzahl verarbeit- Produktionsplanung für Unternehmen. aktuellen Forschung liegt in der digita-
barer Materialien, Individualisierbarkeit, Die Entwicklung einer präzisen len Weiterentwicklung. Dabei werden
simulationsgestützte sowie funktions- Prozesssimulation ist aufgrund der Viel- Aufgrund einiger Unterschiede zu sowohl die Prozesssimulation zur Präzision
optimierte Konstruktion. Warum also zahl dieser Variablen ebenfalls eine große konventionellen Fertigungstechnologien der Prozessplanung und -kalkulation als
findet die AF scheinbar immer noch nicht Herausforderung. Dies führt dazu, dass können im Prozessablauf gängige MES/ auch Softwareentwicklung zur Unter-
im großen Maße Anwendung? Fehler erst im Prozess entdeckt, aber ERP-Systeme die Planung additiver stützung automatisierter Stützstruktur-
auch Prozesszeiten häufig fehlerhaft Fertigungsprozesse nicht gesamtheitlich erzeugung oder Design- und Orientie-
Know-how kalkuliert werden. Parametereinstel- abdecken. Hersteller bekannter Systeme rungsoptimierung vorangetrieben.
andere Raumfahrt-Startups 11
wie auch schnelle und vergleichsweise kosten- Expertise in AF-Technologien ist lungen, Bauteilorientierung und -posi- entwickeln bereits neue Möglichkeiten
ältere Größen der Industrie, wie Ariane, günstige Prototypenfertigung15 zur aktuell dünn gesät. Das Angebot an tionierung beruhen entsprechend auf zur Integration; es existieren mittlerweile Weiter in der Zukunft liegen poten-
nutzen die AF bei der Produktion ihrer Unterstützung der Forschung und Weiterbildungsmöglichkeiten besteht Erfahrungswerten. allerdings auch einige Softwarelösungen tielle Durchbrüche bei der AF von orga-
Raumfahrtprodukte. Entwicklung. Ebenfalls steigt die Anzahl hauptsächlich durch Experten aus von jungen Unternehmen.19 nischem Material. Vorerst sind Erfolge
additiv hergestellter (Hilfs-)Werkzeuge Forschung und Industrie. Innerhalb von Automatisierung bei additiv gefertigten Nahrungsmit-
Neben der Nutzung der AF, um den in der Fertigung, welche durch schnelle Ausbildungsstätten, Hochschulen oder Das AF-Grundprinzip läuft nach teln, beispielsweise künstlichem Fleisch,
Weg ins All effizienter zu gestalten, wird Verfügbarkeit und Anpassungsfähig- Universitäten existiert bis heute nur ein Prozessstart vollständig automati- 1.5. Zukunftsaussichten zu erwarten. Mit längerer Forschungs-
auch an der AF-Nutzung zur Unterstüt- keit die konventionell gefertigten über- geringes Angebot. Der größte Teil der siert bis zur Finalisierung des Bauteils arbeit ist die Fertigung künstlicher
zung im All gearbeitet. Aktuell forschen trumpfen. Diese schnelle Verfügbarkeit und vorhandenen Expertise entsteht durch durch. Die Anlagenvor- und -nachberei- Um die technologischen Möglich- Organe verknüpft.
Raumfahrtbehörden wie National Aero- Anpassungsfähigkeit wird auch zuneh- Selbstaneignung oder eben genannte tungen sind manuelle und mehrschrit- keiten der AF weiter auszuschöpfen
nautics and Space Administration mend für kundenspezifische Fahrzeugteile, Schulungen. tige Tätigkeiten, welche einen entspre- und so auch die ökonomisch sinnhafte Bei der AF sind Prozess und Mate-
(NASA) und European Space Agency die sowohl im Innenraum als auch bei chenden Aufwand an Personalzeit und Integration in weiteren Industriebran- rial sehr eng mit den möglichen Anwen-
(ESA) an Möglichkeiten, mit dieser Tech- der Karosserie eingesetzt und als Sonder- Dabei ist in vielen Bereichen neues Kosten bedeuten. Die zu Prozessbeginn chen zu ermöglichen, wird an Lösungen dungen verknüpft. Entsprechend der
nologie Gebäude für Basen auf Mond ausstattung gebucht werden können, Wissen notwendig, sodass die Poten- benötigte Datenerstellung benötigt die und Weiterentwicklungen unter Berück- fortschreitenden Entwicklung in beiden
oder Mars zu realisieren. 12
genutzt. 16
Um Lagerhaltungskosten zu ziale der Technologien ausgenutzt gerade beschriebene Erfahrung und ist sichtigung der vorher genannten Heraus- Bereichen sind in der Zukunft noch zahl-
reduzieren und dennoch eine schnelle werden können: Ein neues Verständ- bislang nicht automatisierbar. forderungen gearbeitet. reiche neuartige, möglicherweise disrup-
Luftfahrt Verfügbarkeit zu realisieren, werden nis der Art der Konstruktion ist ebenso tive Anwendungen möglich.
In der Luftfahrt kommt die AF maß- aktuell auch AF-Konzepte von Ersatz- notwendig wie Material- und Prozess- Die Schritte der Nachbearbeitungs- Um die Einsatzmöglichkeiten zu
geblich zum Einsatz, um den Treibstoff- teilen erarbeitet, beispielsweise bei der kenntnisse. Auch allgemeines Wissen zu phase setzen sich zum Großteil aus erweitern und aktuelle Herausforde- Erik Feldbaum, ACAM Aachen Center
verbrauch zu senken und somit den Deutschen Bahn. 17 den verschiedenen AF-Technologien ist konventionellen Fertigungs- und Bear- rungen zu überwinden, werden neue for Additive Manufacturing GmbH
Betrieb künftiger Flugzeuge ökolo- nötig, beispielsweise als Entscheidungs- beitungstechnologien zusammen. Prozesskonzepte, zum Beispiel skalier-
gischer und ökonomischer zu gestalten. Bauwesen grundlage, ob die Integration der AF für Dennoch ist häufig, einhergehend mit bare Maschinenkonzepte20 oder
Dies wird durch Leichtbau 13
oder Effi- Die autonome und kostengüns- ein Unternehmen sinnvoll ist. der erhöhten geometrischen Komplexi- Low-Cost-Anlagen , 21
entwickelt, um
zienzsteigerung von Triebwerksbautei- tige Fertigung von Gebäuden mittels AF, tät additiv gefertigter Bauteile, auch hier
len14 realisiert. In beiden Fällen wird die analog den aktuellen Entwicklungen in Prozessstabilität keine Automatisierung möglich.
10
Für die genauere Beschreibung dieser vier und weiterer Grundprinzipien siehe zum Beispiel Wohlers
Associates, 2020, S. 50-65.
hohe Gestaltungsfreiheit der AF genutzt, der Raumfahrt zur Erstellung extrater- Für eine ökonomische Produktion 11
Hier einige Beispiele: Relativity Space, Launcher Inc., Planetary Transportation Systems.
um durch Simulationen kalkuliertes und restrischer Basen, erlebt aktuell eben- sind Prozessstabilität und Reproduzier- AF in die Serienproduktion zu inte- 12
Hierzu ein Artikel der Europäischen Raumfahrtbehörde: ESA, 29. Juni 2017.
13
Beispiel: Auf Belastung simulierte Kabinen-Partition, additiv gefertigt. Siehe Airbus, 3. März 2016.
optimiertes Design von Bauteilen zu falls einen Aufschwung. Mittels des barkeit unabdingbar. Vor allem metallver- grieren stellt somit entsprechend einen 14
Beispiel: Funktionsoptimiert und multiple Komponenten in einem Bauteil: GE’s Fuel Nozzle. Siehe
realisieren. ME-Verfahrens wird flüssiger Mörtel arbeitende AF weist aktuell nur eine Forschungs- und Entwicklungsbereich Kover, A., 19. November 2018.
15
Beispiel BMW. BMW Group, 27. November 2019.
in Schichten aufgebaut, sodaß mehr- geringe Prozessstabilität oder Repro- mit hoher Bedeutung dar. 16
Ford beispielsweise entwickelt ein neuartiges Felgenschloss im 3D Druck. Ford Media Center, 28. Januar
Transport stöckige Häuser komplett autonom duzierbarkeit auf und bremst so den 2020.
Prozessplanung Beispielsweise Deutsche Bahn, o.J.
17
Aufgrund hoher Losgrößen und gefertigt werden können.18 Durch den Einsatz in der Serienfertigung. 18
Heidelberg Cement Group, o.J.
immensem Preisdruck konnte die AF kurzen und wirtschaftlichen Bauprozess Wie bereits beschrieben ist eine 19
Einige Beispiele: Authentise, AMFG, AM-Flow, DNAam, 3D-Trust, Link3D, 3YourMind.
innerhalb des Transportwesens noch können in Zukunft einige Anwendungs- Verantwortlich dafür ist die hohe präzise Simulation der AF-Technologien
20
Fahrbare Prozesskammer. Siehe Fraunhofer-Institut für Lasertechnik, 2019, S. 52.
21
Low Cost SLM-Anlagenkonzept. Siehe Fraunhofer-Institut für Lasertechnik, 2017, S. 61.
nicht für Serienteile eingesetzt werden. fälle realisiert werden. Anzahl an prozessbeeinflussenden aktuell nicht vorhanden. Dies wirkt sich 22
Entwicklung eines Grünen Lasers zur Fertigung von purem Kupfer. Siehe Fraunhofer-Institut für
Im Automobilwesen realisiert die AF Variablen. Beim Laser-PBF reicht allein auf die Planbarkeit des Prozesses in der Lasertechnik, 30. August 2017.
23
Beispielsweise High Entropy Alloys. Siehe Fraunhofer-Institut für Lasertechnik, 2018, S. 62.
12 A d d i t i v e F e r t i g u n g A U S S I C H T D E R W i sse n schaf t 13
K A P I T
ADDITIVE FERTIGUNG
AUS SICHT DER
FINANZDIENSTLEISTUNG
E L _ Z W E I
2
"
2.1. Einleitung aus dem Medizinbereich.24 Die Prothe- auswirkungen um 95% zu reduzieren.27
sen sind individuell als Einzelstücke
Auf den ersten Blick ist die Welt jeweils an den Patienten angepasst. Die Organische Materialien sind nicht
der additiven Fertigung nicht wirklich Kombination aus virtueller Modellierung nur im Lebensmittelbereich relevant als
eng mit der Bankenwelt verzahnt. Natür- und tatsächlicher Einzelstück basierter Ausgangsstoff für den 3D-Druck. In der
lich ist die fertigende Industrie eine der Fertigung im Sinne der “lot-size-1”-Idee Medizin werden auch große Hoffnungen
wichtigsten Branchen und mit ihrem in kürzester Zeit ist auch in Bezug auf darin gesetzt, menschliches Gewebe
Bedarf nach Finanzierung, Treasury & den materiellen Aufwand um ein Vielfa- und ganze Organe eines Tages mittels
Cash Management Services und weite- ches effektiver als bisherige Verfahren. AF herstellen zu können. Die Forschung
ren Finanzlösungen ein großer Kunde Der Fortschritt in der Entwicklung von arbeitet bereits daran und erste Ergeb-
Additive der Bankenindustrie. Aber hat diese
neue Fertigungstechnologie tatsächlich
keinen oder nur einen geringen Einfluss
auf das Geschäft der Banken mit der
3D-Scannern, die Objekte im freien
Raum dreidimensional erfassen und als
Computermodell speichern, befeuert
die Möglichkeiten in der Medizin eben-
nisse sind vielversprechend. So hat ein
Team an der Universität Tel-Aviv bereits
im April 2019 ein Herz aus menschli-
chen Zellen gedruckt, welches den
Fertigung wird
Fertigungsindustrie? Oder steckt in falls. Jeder Mensch ist anders und durch immunologischen, zellulären und anato-
der neuen Technologie doch eine, auf einen Scan wird die aufwendige Model- mischen Eigenschaften eines Patienten
den ersten Blick versteckte Disruption, lierung von z.B. Zahnprothesen um ein entsprach.28
deren Wirkkraft weit über die Grenzen Vielfaches einfacher und schneller.
Anwendung in der
für die Produktion
einer Fertigungsstätte hinweg strahlt? Dabei darf man aber nicht dem Glauben
verfallen, dass “lot-size-1” auch bedeu- Automobilindustrie,
In Branchenkreisen gibt es tet, dass zu einer Zeit nur ein individua- Luft- und Raumfahrt
jedenfalls Stimmen, die der AF für lisiertes Produkt erstellt werden kann. Ähnlich starke Anforderungen gibt
die Produktion ein ähnliches Poten- Beispielsweise können in der Zahntech- es auch für funktionale Teile in der Luft-,
ein Potential
zial vorhersagen, wie es das Internet nik Zahnschienen für über 1.000 Patien- Raumfahrt- und Automobilindustrie. Die
damals für den Bereich Kommunikation ten mit einem modernen 3D-Drucker Ansprüche zielen hier stark auf Material-
innehatte. Doch schauen wir vorerst an einem Tag gefertigt werden. 25
Und eigenschaften und Festigkeiten ab, was
darauf, was aktuell schon möglich ist dennoch ist jede ein Einzelstück und die aktuellen additiven Fertigungsmetho-
entwickeln, wie es
und Anwendung findet. erfüllt selbstverständlich die notwendigen den leisten können. Metallische Grund-
Zulassungsvoraussetzungen. stoffe lassen sich verarbeiten und zwar
2.2. AF im Einsatz in der auch zu Formen, die bei weniger Mate-
Der Einsatz im Food-
Industrie Segment und mit
rialeinsatz die gleiche Festigkeit aufwei-
sen wie ihre traditionell gefertigten
das Internet für die
organischem Material Vorgänger. Zudem ist es möglich, bei
Der Blick auf den Status Quo zeigt Viel weniger Anwendung findet Bauteilen direkt im Zuge der Herstellung
zumindest, dass die Technologie AF die AF aktuell in der Lebensmittelin- weitere Funktionen zu implementieren.
bereits heute eine ganze Reihe von Erfol- dustrie. Aber es soll nicht unerwähnt blei- Ein mittels AF hergestelltes Motoren-
Kommunikation
gen im konkreten Praxiseinsatz vorzei- ben, dass auch bereits Lebensmit- element beispielsweise kann direkt mit
gen kann und in diesen Fällen auch ihren tel selbst in 3D gedruckt werden. Ein integriertem Kühlkreislauf hergestellt
klaren Vorteil gegenüber traditionellen erster Klassiker könnten Süßigkeiten werden, was mit bisherigen Verfahren
Fertigungsmethoden ausspielt. aus dem 3D-Drucker werden - indivi- so nicht möglich war.
duell, in jeglicher Form und Farbe. Auch
hatte.
Der Einsatz in der andere Speisen lassen sich additiv ferti- Richten wir den Blick nach oben
Medizin gen. Seit 2018 kann man das im Restau- gen Himmel: Seit einigen Jahren verla-
In der Medizin kommt die AF rant des holländischen Spitzenkochs Jan gern sich Raumfahrtaktivitäten in den
bereits auf mehreren Ebenen in der Smink im kleinen Städtchen Wolvega erdnahen Orbit, aber auch die Erfor-
Lieferkette zum Einsatz: in der Herstel- in den Niederlanden selbsterleben und schung des weiter entfernten Weltraums
lung von Gerätschaften, in der Herstel- probieren.26 Und ein Startup aus Israel aus öffentlichen in private Hände. Damit
lung von medizinischen Modellen und hat es sich zur Aufgabe gemacht, mittels erfährt die Raumfahrtindustrie einen
vor allem auch in der Anfertigung von 3D-Druck den Fleischkonsum zu revo- Schub, wie er seit dem Wettlauf zum
medizinischen Prothesen. Laut einer lutionieren. Der Name “redefine meat” Mond in den 60er-Jahren des vergan-
Umfrage der etablierten Wohler Asso- steht für die Idee, gesunde fleischlose genen Jahrhunderts nicht mehr gesehen
ciates realisiert die AF-Industrie aktuell Lebensmittel für Fleischliebhaber zu wurde. Die AF zeigt sich hier als wichti-
circa 14% ihres Umsatzes mit Kunden drucken und gleichzeitig die Umwelt- ger Wegbereiter für die wachsenden
Dirk Plewnia, main incubator A d d i t i v e F e r t i g u n g a u s S i ch t d e r F i n a n z d i e n s t l e i s t u n g 17
[Bild 7]
Märkte rund um die Weltraum-Ökon- rialien alle notwendigen Elemente Wertpapieren ist es sicher nicht. Aber ein Ein 3D-gedruckter Sneaker als Prototyp rung vorhandener Produktionsstätten frei zugänglich zur Verfügung.
omie: bereit, um in einem iterativen Prozess Wert steckt natürlich in den Rohstoffen, oder der Bau ganz neuer, eher regiona-
auch modulweise Bauteile zu erstel- den Modellen, den 3D-Druckern, der ler oder gar lokaler Produktionsstätten. Auf der anderen Seite hat diese
Jedes Kilogramm Material, was len, zu testen und nachzubessern. Die Vor- und Nachbearbeitung von Werk- In beiden Fällen werden große Maschi- digitale Verteilung der Druckdateien
von der Erde in die unendlichen Weiten AF-Methoden ermöglichen sehr kurze stücken und überhaupt in den Verände- nenparks angeschafft. Die Kombina- aber auch einen Nachteil: Wie jegliche
reisen soll, kostet aktuell noch ca. USD Zyklen für eine solche Vorgehensweise rungen, die die additive Fertigung für tion mit anderen Technologien wie dem Art digitaler Information lassen sie sich
20.000 im Transport. Die AF ermög- und passen somit bestens zur etablier- das produzierende Gewerbe mit sich Internet der Dinge ermöglicht hier sogar sehr leicht vervielfältigen und verteilen.
licht schon heute in der internationalen ten agilen Produktentwicklung. 31
bringt. ganz neue Finanzierungsformen, wie Entsprechend braucht es Verfahren zur
Raumstation ISS den in-situ genannten Pay-per-Use oder Factory-Sharing. Sicherung solcher Modelle beziehungs-
Druck von benötigten Teilen. In-situ steht Aus diesen stichprobenhaften Beispie- Nun welche Veränderungen könn- weise der zugehörigen Druckdateien
für die Produktion an Ort und Stelle. Das len lässt sich erkennen, dass die AF nicht ten das sein? Lassen wir uns auf ein Durch die Verlagerung der und damit dem darin enthaltenen geisti-
in 2010 gegründete Startup Made In lediglich auf einen kleinen Bereich unse- Gedankenspiel ein. Was wäre wenn… Produktion in die Region, wo der gen Eigentum. Unter Einsatz von Tech-
Space hat bereits sechs Jahre Erfahrung rer Wirtschaft Einfluss nehmen wird, Bilder ausdrucken und direkt mitneh- tatsächliche Bedarf besteht, werden nologien, wie DLT oder spezifischer
im Bereich AF im Weltall, arbeitet an der sondern eher auf ganzer Breite die die AF so effizient und zuverlässig men. Wenn man diese Entwicklung auf künftig weniger Endprodukte um Verschlüsselungsmethoden, lassen
stetigen Weiterentwicklung von Satelli- Produktion verändern und neu positio- wird, dass es tatsächlich auch in der die additive Fertigung transferiert, lässt die halbe Welt, sondern vermehrt sich Druckdateien mit einem Schutz
tenplattformen und hat mittlerweile vier nieren wird. Mit einem Anteil von 16% an Massenfertigung die bisherigen dedukti- sich leicht ein Bild kreieren, in dem sich die Grundmaterialien an regionale versehen, der nur bei entsprechen-
Produktionseinheiten auf der ISS.29 So der Weltwirtschaft ist die Produktion ein ven Verfahren in den Schatten stellt? zukünftig mittels 3D-Druckern in der Produktionsstätten transportiert. Damit der Berechtigung auch die Nutzung an
könnten auch Raumstationen auf Mond maßgebliches Element. Auch wenn die Man könnte sich diese Entwicklung als Nähe, massentauglich und qualitativ wird die Supply Chain deutlich einfacher, einem Drucker zulässt.
und Mars mittels AF entstehen und Prognosen für den AF-Anteil am gesam- Analogie zur Entwicklung in der Fotogra- hochwertig, beliebige Werkstücke direkt mit übersichtlichen Wegen, weniger
diese dafür auf den Planeten vorhan- ten Produktionsumfang (aktuell ca. fie vorstellen. Früher wurden Bilder mit zum Mitnehmen produzieren lassen. Lagerhaltung und somit auch mit einem Manufacturing as a Service
denen Materialien verwenden oder von 0,1%) von “eines Tages 5%”32 bis “60% in Kameras gemacht, die die Fotos auf Foto- Im Gegensatz zur heute noch vorherr- besser kalkulierbaren Risiko ausgestat- Plattformen, wie das gerade genann-
der Erde mitgebrachte Teile zu neuen 2060” 33
rangieren - sicher ist, dass sich film abgelichtet haben. Jedes einzelne schenden Weltproduktion in Fernost tet. Denkbar ist auch, dass damit die te thingiverse.com, fördern die Verbrei-
Produkten recyclen. Das spart Gewicht hier eine Transformation ankündigt, die Bild musste im Nachhinein mittels und den damit verbundenen Aufwänden Logistik rund um die letzte Meile noch tung von 3D-Modellen in begeister-
und somit Kosten für die Raketenstarts in der Tat eine Strahlkraft für das produ- chemischer Vorgänge zu einem eigent- in Material und Logistik, wäre das eine mehr an Bedeutung gewinnt. ten Communities. Eine kommerzielle
von der Erde aus. Und Visionen, wie eine zierende Gewerbe haben könnte, ähnlich lichen Bild “entwickelt” werden. Heute radikale Veränderung mit Auswirkungen Vermarktung von solchen Modellen hat
Basis auf dem Mond oder dem Mars als wie es das Internet damals für viele andere "schießen" wir digitale Bilder mit unseren auf den gesamten Weltmarkt. Und diese Hinzu kommt, dass durch ein tech- im Internet bereits seine Marktplätze
Startrampe für weitere Explorationen ins Branchen hatte. Mobiltelefonen oder handlichen Action- Veränderung läuft bereits. nologisch getriebenes Mehr an Trans- gefunden. Und wer keinen eigenen
All, wären ohne AF nicht denkbar. Cams. Und wenn wir ein Foto auf Papier parenz entlang der Supply Chain 3D-Drucker besitzt, ist hier auch nicht
2.3. AF im Banking... wollen, können wir einfach in den nächs- All das gilt es zu finanzieren und der Produktion beide Elemente ausgeschlossen, denn genauso wie
Entsprechende Versuche werden
sehr konkret für zukünftige Missionen
Bargeld drucken oder was? ten Drogeriemarkt gehen und innerhalb
von wenigen Minuten ein oder mehrere
beziehungsweise finanziell abzusichern.
Hier kommen die Finanzdienstleister ins
in der digitalen Abbildung zu einem
Prozess verschmelzen. So ergibt sich
die Modelle und Vorlagen gehandelt
werden, kann man auch schon seinen
schon heute in Tests auf der Erde durch- Welche Bedeutung hat nun die AF Spiel und genau deshalb ist es auch so beim Konsumenten eine 100%ige Druck bei professionellen oder auch
geführt. So lebten sechs Menschen für die Finanzbranche? Der 3D-Druck [Bild 6] wichtig, diesem großen Trend rechtzei- End-to-End-Transparenz von der Mate- privaten Anbietern beauftragen. Einfach
Ein Bitcoin-Zeichen während
Ende 2019 in einer auch von der ESA von Geldscheinen, Münzen oder anderen eines Drucks tig mit den richtigen Produkten zur Seite rialgewinnung über den Transport bis die Modell-Datei des gewünschten
finanzierten Mission für zwei Wochen in zu stehen. hin zu Produktion und Auslieferung. Objekts auf einer Plattform hochla-
einer simulierten Mondbasis auf Hawaii. Bestehende Serviceangebote in Trade- den und man erhält sofort unterschied-
Mittels AF wurden dort benötigte Teile, AF-Transformation und Supply Chain-Finance können so lichste Angebote - vom professionellen
Ersatzteile und persönliche Gegen- braucht Investitionen komplett neu gedacht werden. Druck inklusive Post-Processing bis hin
stände gefertigt. Der größte Nutzen liegt Die Auswirkungen der anhal- zum Druck auf einem privaten Drucker
in der Flexibilität, mit der sich die AF in tenden Covid-19-Pandemie zeigen Die Verteilung und im gleichen Stadtviertel. Hier zeigt sich
solch komplexen und unvorhersehbaren eindrucksvoll, wie schnell sich über Sicherung von Urheber- der Geist der Sharing Economy. Und
Missionen einsetzen lässt. 30
Jahre etablierte Prozesse in Produktion und Zugriffsrechten mancherorts geht der Ansatz sogar so
und Logistik verändern können und Auf der einen Seite befeuert die weit, dass Stadtteil-Fabriken für Jeder-
Der Einsatz in der müssen, wenn es derart starke Auslöser einfache Möglichkeit, Druckdateien zu mann entstehen, wie beispielsweise die
Prototypenproduktion verlangen. Eine resilientere Versorgung teilen, die Sharing Economy, was sich PeoplesFactory35 in Luzern.
Seine Stärken spielt die AF weiterhin mit weniger Abhängigkeiten, weniger in großen Portalen wie thingiverse.com
vor allem in der Prototypenherstel- komplexen Supply Chains und entspre- widerspiegelt. Dort findet ein privater Der große wirtschaftliche Hebel
lung aus. Um testweise eine Funktion chend weniger Risiken kann auch mittels Bastler Vorlagen für Handyhüllen bis hin liegt natürlich weniger in diesen retail-
eines Produkts oder gar eines einzel- AF realisiert werden.34 zu speziellen Ersatzteilen für Haushalts- getriebenen Modellen, sondern eher
nen Bauteils zu verproben, stehen und Küchengeräte. Begeisterte 3D-De- im industriellen Umfeld: hier entstehen
mittlerweile mit den unterschiedli- Eine derartige Transformation geht signer, die einmal ein Modell für den Manufacturing-as-a-Service-Plattfor-
chen Druckverfahren und den zur mit großen Investitionen einher. Seien Eigenbedarf kreiert haben, stellen dort men, über die große Aufträge platziert
Verfügung stehenden Grundmate- es Ersatzinvestitionen bei der Erneue- ihre Druckdateien gern anderen Usern werden können. Die Vorteile liegen
18 A d d i t i v e F e r t i g u n g a u s S i ch t d e r F i n a n z d i e n s t l e i s t u n g 19[Bild 8] cher Inhaber übergreifend mit Aufträgen vernetzten Fabrik wird damit genauso Und initial bedeutet die Transformation
Der Einfluss der AF auf die bestückt werden und so insgesamt möglich wie eine Echtzeit-Abrechnung von traditionellen Fertigungsmethoden
einzelnen Finanzdienstleistungs-
bereiche der Banking Map.
mehr Effizienz entsteht. So wird Leer- in einer Shared Factory. Hier können u.a. zur AF in Produktionsstätten ein immen-
lauf vermieden und insgesamt sind klei- tokenbasierte Mikro-Payment-Lösungen ses Investment, welches es ebenfalls
nere Maschinenparks erforderlich. Die zum Einsatz kommen. zu finanzieren gilt (vgl. auch Dimension
bereits aufgeführten Ansätze für die Pay-per- “Einlagen- und Kreditgeschäft”).
Use-Nutzung von Maschinen lassen sich Vermögensverwaltung
auch für Finanzierungsprodukte heran- (niedriger Einfluss): Marktinfrastruktur
ziehen. Weniger Komplexität und höhere Die Wachstumspotenziale, die mit (mittlerer Einfluss):
Transparenz in Liefer- und Produktions- der Entwicklung und der Verbreitung der Die Möglichkeiten einer Maschinen-
ketten ermöglichen eine bessere Risiko- AF entstehen, werden neben anderen beziehungsweise Daten-Ökonomie sind
einschätzung, was passgenaue Finanzie- Technologieentwicklungen ein Treiber vielfach besprochen worden und deren
rungslösungen begünstigt. an den Börsen sein. Somit spielt diese Bedeutung für die Finanzdienstleistungs-
Entwicklung mittelbar auch im Investitions- branche ist unbestritten. Die Neuge-
Versicherungen management eine bestimmte Rolle. staltung von Produktionsstätten durch
(hoher Einfluss): die Einführung der AF ermöglicht auch
Auch im Bereich Versicherun- Kapitalmarkt die Positionierung neuer Produkte und
gen reduzieren einfachere Lieferketten, (hoher Einfluss): Services, die auf zugängliche Daten
weniger komplexe und transparentere Eine Reduzierung von Lagerhaltung aus der Maschinenvernetzung zurück-
Produktionsabläufe Risiken beziehungs- für Endprodukte, eine weniger komplexe greifen und so konkrete Bedarfe beim
weise sie ermöglichen eine genau- Logistik und ein Wandel von der Massen- Kunden adressieren. Beispielhaft sei auf
ere Risikoeinschätzung. Im Sinne einer zur Individualfertigung bedeutet zwar für die Erläuterungen in den Dimensionen
Predictive Maintenance senden Maschi- sich genommen einen geringeren Kapi- “Einlagen- und Kreditgeschäft”, “Versi-
nen ständig Daten, aus denen heraus talbedarf. Die Kosten für eine Massen- cherungen” und “Zahlungsverkehr”
anstehende Wartungen und Ausfall- beziehungsweise Serienfertigung durch verwiesen. Aktuelle Projekte wie die
wahrscheinlichkeiten abgeleitet werden die AF liegen allerdings aktuell noch Schaffung eines “Safe Financial Big Data
können. Unter Verwendung dieser Infor- über vergleichbaren Methoden tradi- Clusters (FBDC)”39 und einer europäis-
mationen lassen sich Maschinen und tioneller Fertigung. Somit wird sich der chen Datenplattform “GAIA-X”40 für
deren Zustand jederzeit, direkt und aus Kapitalbedarf in Bezug auf die Gesamt- mehr Datensouveränität unterstützen
der Ferne bewerten. produktionskosten zumindest nicht diese Entwicklung.
sprunghaft verändern.
in einer effizienteren Auslastung der Die Relevanz der AF für lige Dimension anzeigt, 2 einen mittleren AF verändert die Supply Chain, Dirk Plewnia, Technology Expert, main
Drucker, in der Transparenz über Kosten die Finanzdienstleistung und 3 einen hohen. indem diese regionaler, lokaler wird Allerdings wird es eine Verschie- incubator
und Produktionsstatus für den Auftrag- Die vorgenannten Beispiele sollen und so die international angelegten bung der Bedarfssituationen weg von
geber sowie in der Stärkung der regio- als Denkanstoß dienen, um der gegen- Einlagen- und Kreditgeschäft Supply Chains mit ihren politischen und Logistik und Produktion hin zu Material-
nalen Produktion. Als Resultat entstehen seitigen Bedeutung der AF und der (hoher Einfluss): sozial-klimatischen Anfälligkeiten ablöst. fluss und digitalem Management geben.
neue, lokale Lieferketten.36 Finanzdienstleistungen überhaupt Raum Die Transformation bestehender
zu bieten. Im Folgenden schauen wir Produktionsstätten und die Neuordnung All dies hat Einfluss auf die Risiko-
24
Wohlers Associates, 2020, Seite 23.
25
Wohlers Associates, 2020, Seite 24: “SmileDirectClub is using 49 HP MJF systems to produce more than
Solche Lieferketten sind bei Bedarf konkret auf die Auswirkungen des AF von Lieferketten aufgrund des Wachs- bewertungen und damit die Höhe der 50.000 unique molds per day".
auch nahezu so flexibel wie die Ferti- auf die einzelnen Finanzdienstleistungs- tums der AF innerhalb der gesamten Versicherungsprämien.
26
Wetzel, R., 11. April 2018.
27
Redefine Meat, o.J.
gungsmethode selbst und unterstützen bereiche. Wir bedienen uns dafür der Weltproduktion muss finanziert werden. 28
Jefferson, R. S., 18. April 2019.
besonders agile Arbeitsweisen bestmög- Banking Map, einem Instrument, mit Neben reinen Ersatzfinanzierungen Zahlungsverkehr 29
Made in Space, 2020.
30
Kerber, S., 23. Juli 2020.
lich. In einem Prototyp hat das Fraunho- dem wir im main incubator unterschie- für Anlagen wird es auch Finanzierun- (mittlerer Einfluss): 31
Brand, S., o.J.
fer IPA bereits 2018 eine mobile Fabrik dliche Evolutionsstufen des Bankwesens gen für die Umsetzung völlig neuer, auf Neue beziehungsweise erneuerte 32
“...in 2019, AM represents only 0,0927% of all manufacturing [...]. Wohlers Associates believes that it
could someday exceed 5% of the total.” Wohlers Associates, 2020, S. 294.
für additive Fertigung gezeigt.37 Alterna- betrachten und die Bedeutung von Tech- AF basierender Produktionskonzepte AF-Produktionsstätten werden von der 33
ING Bank NV, 28. September 2017.
tiv kann die Lieferung und Produktion nologien für die sechs Dimensionen der geben. Pre- bis zur Post-Produktion vernetzt 34
'“Prior to COVID-19, much of the supply chain conversation and the evolution toward digital supply
chains was focused on efficiency and transparency,” Pastor says. “Those priorities have not gone away;
parallelisiert werden, indem die Ferti- Finanzdienstleistungsbranche bewerten: sein, um höchstmögliche Effizienz zu
in fact, they are more important than ever. But another element has now come to the forefront of supply
gung direkt beim Logistiker erfolgt. Eine Einlagen- und Kreditgeschäft, Versiche- Diese technologisch aufgerüsteten erreichen. So wird das Konzept einer chain transformation, and that is risk mitigation. 3D printing has been so important in this crisis because
solche Lösung ist noch nicht renta- rungen, Zahlungsverkehr, Vermögens- Maschinen und Prozessketten erlauben Maschinenökonomie ermöglicht und it is inherently digital, localized and sustainable, making it more immune to economic or geopolitical
volatility.”' Hendrixson, S., 6. Dezember 2020.
bel, bringt aber für Ersatzteilherstellung verwaltung, Kapitalmarkt und Marktin- die Verwendung von Daten für gänzlich befeuert. Eine gegenseitige Abrechnung 35
People’s Factory (o.J.).
bereits Vorteile, wie ein Trend-Radar- frastruktur. Wir haben dabei eine Skala neue Mehrwertservices. Denkbar sind von benötigten Kapazitäten zwischen
36
Annunziata, M., 13. Mai 2019.
37
Cassa Mobile Project, 2013.
Projekt der DHL zeigt. 38
von 1 bis 3 angewendet, wobei 1 einen Factory-Sharing-Modelle, bei denen die einzelnen Maschinen (M2M) oder unter- 38
DHL, o.J.
niedrigen Einfluss der AF auf die jewei- Kapazität der Maschinen unterschiedli- schiedlichen Produktionsinseln in einer
39
Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, o.J., Financial Big Data Cluster.
40
Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, o.J., GAIA-X.
20 A d d i t i v e F e r t i g u n g a u s S i ch t d e r F i n a n z d i e n s t l e i s t u n g 213
K A P I T E L _ D R E I
ADDITIVE FERTIGUNG AUS
NACHHALTIGKEITSSICHT3.1. Einleitung Bildung verbessern. Abhängigkeiten AF besonders an, da es von der da die AF sowohl horizontal durch die weise weniger komplexe Logistik, Pacifico genannt, die Eier der bedrohten
können so überwunden werden und die abstrakten Problemformulierung über Branchen als auch vertikal wirksam wird. 53
weniger Lagerhaltung. Schildkrötenarten im 3D-Drucker mit
Das Thema Nachhaltigkeit im Bereich Auseinandersetzung mit der eigenen die Lösungsformulie- rung in Software Diese Punkte werden in den Kapiteln + leichtere Teile, weniger Gewicht im GPS-Sender herstellen und damit
AF ist in diesem Papier bereits angerissen
41
Erstellung von Produkten führt zu einem bis zum haptisch-visuellen Produkt den dieses Papiers in ihren verschiedenen Endprodukt, gegebenenfalls weniger Wilderer verfolgen können. 56
Weiterhin
worden. Hier möchten wir uns dem Thema Know-how-Zuwachs, der wiederum gesamten Prozess anschaulich umsetzt. Ausprägungen behandelt. Kraftstoffverbrauch. können 3D-gedruckte Riffteile das
noch einmal systematischer nähern und positive wirtschaftliche und soziale Aus diesem Grund gibt es bereits mehrere + Einsatz von nachhaltigen Rohstoffen. Ökosystem der Meere unterstützen. 57
den Einfluss der AF auf die 17 Ziele für Effekte haben kann. Anbieter von 3D-Druckern für den 10. AF unterstützt das Ziel + Upcycling zur Erstellung von Rohstoffen.
nachhaltige Entwicklung (SDG's) darstel- Bildungsbereich. Einige Bundesländer “Weniger Ungleichheiten” u.a. durch + dank Networks (DLT) transparente 15. AF kann auf dieses Ziel
len. Warum interessiert uns das? Wir im
42
3. a. Der Druck von individuellen haben zudem Handlungsempfehlungen den Abbau regional-wirtschaftlicher Rechte. indirekt einzahlen, indem z.B. bisherige
main incubator sehen neben der tech- Nahrungsmitteln bei Krankheit oder für den Einsatz von 3D-Druckern Ungleich- heiten zum Beispiel in aktuell Holzabfälle zu Materialien für den
nologischen Transformation das Thema Mangelerscheinungen kann der im Unterricht erarbeitet und die EU ressourcen- und wirtschaftsschwachen c. Der skalierte Druck von Fleisch 3D-Druck genutzt werden können und
Nachhaltigkeit als den Kerntreiber der Steigerung der Gesundheit dienen. fördert den Aufbau von Schülerlaboren Regionen. Hier überschneidet sich Ziel kann zu einem nachhaltigeren damit weniger Holz abgeholzt werden
Wirtschaft und Gesellschaft von morgen. und außerschulischen Lernorten.47 In 10 mit Ziel 1. Fleischkonsum führen. Deutlich weniger muss.58
Deshalb arbeiten wir an diesem Thema in b. Die Corona-Krise hat die Vorteile der Auseinandersetzung mit der AF Tiere müssen so für den Konsum
allen Geschäftsbereichen und damit auch der AF bei Engpässen in der gesund- entstehen in Schulen ebenfalls bereits 11. a. Der geringere Materialbedarf gezüchtet und geschlachtet werden, der 16. Dem Ziel Frieden zu schaffen,
im Bereich Prototyping. heitlichen Versorgung gezeigt (“Corona- Prototypen für Produkte. 48
durch die regionale bzw. lokale Methangasausstoß kann gesenkt und läuft eine negative Seite des AF zuwider:
Produktion vor Ort unterstützt dieses der Flächenverbrauch für die Tierhaltung So ist es seit Jahren möglich, Waffen
5. Ein Einfluss der AF auf die Ziel. Die AF reduziert beziehungsweise deutlich gesenkt werden. im 3D-Drucker herzustellen. Die Pläne
[Bild 9]
UN-SDGs Geschlechtergleichheit liegt nicht auf vermeidet weiterhin Verpackungsabfall sind im Internet frei verfügbar, eine
der Hand. Wie auch in zahlreichen durch kürzere oder nicht mehr d. Des weiteren ermöglicht die AF Regelung das Hoch- und Runterladen
anderen Bereichen sind z.B. Frauen vorhandene Transportwege. im Lebensmittelbereich die Reduzierung der Pläne unter Strafe zu stellen, wird
im AF-Bereich unterrepräsentiert. von Lebensmittelabfall. aktuell diskutiert.59 Die Waffen sind so
Laut einer Studie von “Women in 3D b. Die Verwendung von überall herstellbar und da sie aus Plastik
Printing” waren Frauen 2018 mit nur nachhaltigen Produktionsmaterialien, 13. Auch im Bereich Klimaschutz hergestellt werden können, sind sie
13% in diesem Bereich vertreten.49 Hier die vor Ort direkt in den Gemeinden kann die AF einen Beitrag leisten, für Detektoren u.a. an Flughäfen nicht
braucht es andere Multiplikatoren, um und Städten verarbeitet werden können, wenn auch nur indirekt. So kann z.B. erkennbar. In den USA drängen Staats-
die Geschlechtergleichheit zu erreichen. zahlt ebenfalls auf dieses Ziel ein. die AF-Fleischproduktion aus Fleisch- anwälte die Regierung Maßnahmen
ersatzstoffen zu einer Senkung der gegen den 3D-Druck von Waffen zu
6. AF kann bei der Erreichung des 12. a. Eine Prognose legt dar, Nutztierhaltung führen und damit zur ergreifen.60
Ziels Sauberes Wasser einen Beitrag dass AF im Jahr 2050 den globalen Senkung der Treibhausgase.
leisten: So haben Forscher aus der Energieverbrauch um 5-27% senken 17. Durch die Verbindung
Masken”, Beatmungsgeräte). Schweiz und Italien mittels 3D-Druck kann. 54
14. AF kann zur Erhaltung der mehrerer nachhaltigkeitsrelevanter
3.2. Der AF-Einfluss auf c. AF kommt auch in der Produktion kostengünstigere Mikrogeräte für Biodiversität nicht nur an Land, sondern Aspekte - Material, Energieverbrauch,
die Nachhaltigkeitsziele neuer Instrumente zum Einsatz und
verbessert damit die medizinische
sauberes Wasser hergestellt.50 b. Ein großer Pluspunkt der AF ist
der geringere Materialbedarf.55 Dabei
auch im Wasser beitragen. So wird die
AF bei der Bekämpfung der Wilderei
lokal-regionale Herstellung - kann die AF
Netzwerke fördern, die die Erreichung
1. Die durch die AF mögliche Diagnostik und Behandlung. So haben 7. AF wird aktuell in der Forschung hilft zum einen die Art der Fertigung, eingesetzt. Als Beispiel sei hier Paso der SDGs unterstützen.
regionale Produktion und die Forscher aus Stuttgart und Adelaide zur Verbesserung von Energiespeichern51 die im Gegensatz zu so genannten 41
Hierzu sind bereits mehrere Studien erschienen, z.B. Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, o.J.
dezentrale(re)n Supply Chains durch die AF mit 125 Mikrometern und in der Herstellung von Elementen spanenden Verfahren wie Fräsen 42
Umfassend informieren auch diese beiden Bände über das Thema: Muthu, S.S. & Savalani, M.M., 2018,
ermöglichen Wirtschafts- wachstum das bisher kleinste Endoskop der Welt zur nachhaltigen Energiegewinnung, z.B. oder Bohren keinen “Materialabfall” Vol. 1 und 2.
43
O'Neal, B., 2. Januar 2020.
auch in bisher wirtschaftlich schwachen hergestellt. 44
bei Windturbinen , eingesetzt.
52
produziert, zum anderen aber auch die 44
David, 4. Juli 2020.
Regionen und damit die Beseitigung Freiheiten der Formgebung, die gleiche 45
Field Ready, o.J.
46
Dominik, 8. September 2017.
von Armut durch neue, regionale d. Des Weiteren wird die AF im 8. Hier überschneidet sich Ziel 8 Produkt- eigenschaften mit weniger 47
Beispielhaft seien hier aufgeführt: Fabmaker und der da Vinci Minimaker. Siehe auch Qualitäts- und
Einkommensquellen. Bereich humanitärer Hilfe eingesetzt: mit Ziel 1: in dem Moment, im dem die Materialeinsatz realisieren. Zudem UnterstützungsAgentur – Landesinstitut für Schule des Landes Nordrhein-Westfalen, o.J. Zur EU-
Förderung siehe exemplarisch ZDI, 24. Mai 2019.
Einige NGOs und in diesem Bereich AF über die entstehende lokal-regionale können nur noch Produkte hergestellt 48
Korner, R., 4. März 2020.
2. AF kann ein Beitrag zur aktive Startups wie FieldReady45 setzend Produktion in ressourcenarmen - und damit Materialien verbraucht - 49
Koslow, T., 4. April 2018.
Bekämpfung der globalen Armut liefern: die AF in Kriegs- und Krisengebieten ein, Regionen die Armut mit beseitigen werden, für die es eine verbindliche
50
Zieler, J., 13. Mai 2019.
51
Stefan, 9. Januar 2019.
Benjamin Lyle Savonen hat sich z.B. in um die logistische Versorgung in diesen kann, kann die AF auch das lokale und Abnahme gibt. Es muss keine Produktion 52
Anderson Goehrke, 9. Februar 2015.
seiner Dissertation mit den Möglich- Gebieten sicherzustellen. 46
regionale Wirtschaftswachstum fördern mehr “auf Halde” erfolgen. Weitere
53
David, 23. Juli 2020.
54
“Additive manufacturing can lead to a 5–27% reduction in global energy use in 2050.” Verhoef, L.A.,
keiten lokaler Produktion mit 3D Druck und die Bedingungen hierfür können vor Vorteile sind: Budde, B.W., Chockalingam, C., Nodar, B.G. & van Wijkc, A.J.M., 5. November 2017.
in Entwicklungsländern beschäftigt. 43
4. Im Bereich schulischer Ort mit gesteuert werden.
55
Wohlers Associates, 2020, S. 140.
56
Mitchell, A., 12. März 2018.
Wenn 3D-Druck in “low-resource Vermittlung von Schlüsselqualifikationen + keine Herstellung von Formen mehr 57
David, 8. Juni 2020.
environments” zum Einsatz kommt, kann für die Arbeit von morgen (Bildung 9. AF ist ein Treiber des Ziels notwendig. 58
Johannes, 5. November 2012.
59
Lückoff, J., 17. Oktober 2019.
dies Wirtschaft, Gesundheit oder auch 4.0, MINT-Fächer) bietet sich die “Industrie, Innovation und Infrastruktur”, + verkürzte Supply Chains beziehungs- 60
Spiegel, 15. April 2020.
24 A d d i t i v e F e r t i g u n g a u s Nachha l t i g k e i t ss i ch t 25K A P I T E
ADDITIVE FERTIGUNG UND
DIE SCHNITTSTELLEN ZU
ANDEREN TECHNOLOGIEN
L _ V I E R
44.1. Einleitung Diesen Abhängigkeiten gehen wir den stützenfreien Druck von Metalltei- - SuperDraco, die neuartigen vollständig [Bild 11]
auch hier nach: Im Folgenden schauen len (siehe das Startups MX3D). 65
im 3D-Drucker hergestellten Triebwerke Additive Fertigung Übersicht der
AF-Schnittstellen
Wie es bereits deutlich wurde, wir auf die Schnittstellen entlang der für die SpaceX-Mission.70
zu anderen
wirkt die AF nicht nur allein, sondern Prozesskette sowie auf die Schnittstel- KI: Technologien
entfaltet vor allem in Verbindung mit len über die Produkte selbst. Der hier - KI-Auswertung einer optischen - Raumanzüge und Helme der SpaceX-
anderen Technologien seine volle Trans- dargestellte Prozess ist schon aus dem Überwachung des Druckfortschritts Crew stammen aus dem 3D-Drucker.71
formations- und Disruptionskraft in Kapitel “AF aus Sicht der Wissenschaft” (image recognition).
Wirtschaft und Gesellschaft - und damit bekannt. Hier nutzen wir ihn zur Darstel- - Herstellung von Teilen im Weltall unter
auch im Finanzdienstleistungssektor. lung der Technologieschnittstellen.62 4. Robotik: Nutzung dort vorhandener Materia-
Die zum Beispiel immer stärker als stra- - Roboter holen das Bauteil aus dem lien.72
tegischer Wettbewerbsvorteil gesehene 4.2. Die Schnittstellen Bauraum des Druckers heraus.
sogenannte Smart Factory vereint zahl- - Besiedelung des Mars: Teile der Habi-
reiche dieser Technologien.61 Das ist u.a. 1. Internet der Dinge und 5. Robotik: tate und Ersatzteile sollen mit AF vor Nanotechnologie Neurowissenschaft
ein Grund, warum wir im main incuba- Robotik: - Roboter übernehmen die Nachbe- Ort schnell entwickelt und hergestellt
tor stets mehrere Zukunftstechnologien - Empfangen von externen Daten über arbeitung, wie z.B. das Entfernen von werden.73
parallel auf ihre Abhängigkeiten unterei- IoT-ausgestattete Roboter (z.B. für Stützstrukturen oder die Oberflächen-
nander und in unseren Prototypen zu die Schuhindividualisierung), 3D-Scan nachbearbeitung.66 Nanotechnologie:
verbinden suchen. mittels entsprechender Sensoren. - AF für z.B. Metall-Nano-Teilchen für
Biotechnologie Weltraumtechnologie
6. Internet der Dinge und eine verbesserte mechanische Belast-
2. XR: Robotik: barkeit und veränderte optische Eigen-
- XR (Cross Reality) hilft - Qualitätsüberprüfung und Weiter- schaften.74
z.B. das fertige Druck- leitung von Daten über Roboter und
stück im Einsatz zu sehen IoT-Schnittstellen. Neurowissenschaft:
(Simulationen). - Der Druck von passgenauen, leichten Quantencomputer Robotik
7. Schnittstelle zu weite- Elektroden durch AF. 75
Q u a n t e n - ren Technologien über die
computer: Produkte selbst: Quantencomputer:
-Quantencomputer - Laser Powder Bed Fusion zur Herstel-
können bei Designpro- Die AF stellt Produkte für andere lung von Quantensensoren.76
zessen einer Kompo- Technologiebereiche her und ist so ein
Internet der Dinge XR
nente innerhalb eines wichtiger Baustein für deren weitere Diese Auswahl ist nicht
komplexen Systems Entwicklung. Exemplarisch seien hier abschließend, zeigt aber bereits die
helfen.63 einige genannt: Komplexität der gegenseitigen Beein-
flussung - und damit Beschleunigung -
KI: Biotechnologie: der Technologien untereinander. Netzwerke Künstliche Intelligenz
- KI (Künstliche Intelligenz) - Sensoren werden direkt auf Herzen
kann bei der Auswahl gedruckt. Aktuell arbeitet das Fraunho-
der richtigen Materialien fer IML, mit dem der main incuba-
Umwelt- und Energiesysteme
helfen, z.B. in der Luft- Umwelt- und Energie- tor in einem Trade Finance Lab zusam-
und Raumfahrt.64 systeme: menarbeitet, in dem Verbundprojekt
61
Laaper, S., Cotteleer, M., Dollar, B. & Sniderman, B., 30. März 2020.
- AF kann, so eine Prognose, den globa- “Polyline” an einer skalierbaren additiven 62
Die Aufzählung der Schnittstellen mit Beispielen ist dabei nicht vollständig, sondern exemplarisch. Die
3. Internet der len Energieverbrauch in 2050 um 5-27% Produktionskette.77 Mit diesem Projekt bereits jetzt vorhandenen und sich stetig mehrenden Bündelungen von Technologien würden als vollstän-
Dinge: senken. 67
strebt man den “digitalen und physi- dige Auflistung den Rahmen des hier angedachten Kapitels sprengen.
63
IBM Institute of Business Value, Juni 2019.
- Drucker senden Daten schen Systemdurchstich” an. Alle Teilpro- 64
Valdivieso, C., 6. Januar 2020.
Weltraumtechnologie: AMFG, 20. Februar 2020.
65
zu Druckfortschritt und zesse sollen automatisiert werden und 66
Gutberlet, A.-L., 3. Juli 2020.
zu möglichen Wartung- - Gedruckte Nahrungsmittel und Indivi- damit quasi als ein bruchfreier Daten- 67
Verhoef, L.A. et al., 2017.
en, Lizenzen, Mehrwert- dualisierung von Gegenständen an Bord strom erfasst werden. Damit können die
68
Korner, R., 7. Juli 2020.
69
Korner, R., 11. Juli 2019.
diensten (Optimierung, für Astronauten. 68
hier aufgeführten Technologien gemein- 70
Listek,V., 27. Mai 2020.
Produktionssteuerung, sam noch stärker ihr Potential ausspie-
71
Listek,V., 27. Mai 2020.
72
Made in Space, 2020.
[Bild 10] Finanzdienstleistungen). - Neuartiger Raketentriebwerkstyp, len, da sie homogener zusammengehen . 73
Guggenberger, S., 23. Juli 2020.
Die AF-Prozess-
schritte und ihre gedruckt von dem Unternehmen Rocket 74
Vyatskikh, A., Delalande, S., Kudo, A., Zhang, X., Portela, C.M. & Greer, J.R., 9. Februar 2018.
Morrison, T.J., Sefton, E., Marquez-Chin, M., Popovic, M. R., Morshead, C. M. & Naguib, H. E., 30. Juli
Robotik:
75
Technologie- Lab.69 2019.
schnittstellen.
- Roboter ermöglichen 76
Vovrosh, J., Petrov, P. & Zou, J., Januar 2018.
77
Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (o.J).
28 A d d i t i v e F e r t i g u n g u n d d i e sch n i t t s t e l l e n z u a n d e r e n t ech n o l o g i e n 29Sie können auch lesen
