Group 2018 Geschäfts bericht - Exentis Group AG
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exentis group Geschäftsbericht 2018
Exentis Group AG Geschäftsbericht 2017 | Konsolidierter Finanzbericht Exentis Group – Erfinder und Pionier des 3D Mass Customization® Exentis verfügt über eine umfassend patentierte 3D Technologieplattform: Als einziges 3D Druckunternehmen weltweit hat Exentis die Grossserienfertigung umgesetzt: Industrialized Additive Manufacturing. Bei freier Materialwahl. Als Technologieunternehmen entwickelt Exentis ganzheitliche Produktlösungen für ihre Kunden im Rahmen von Entwicklungsprojekten und bietet gleichzeitig die Produktion der Bauteile und Halbfertigerzeugnisse an. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung kundenspezifischer Materialien. Der Kunde entscheidet dann über Produktion der Bauteile durch Exentis oder den Erwerb einer eigenen Produktionslizenz und Produktion bei sich vor Ort. In dem Fall liefert Exentis im Rahmen eines One-Stop-Shops das Verfahrensknowhow, die Exentis 3D Produktionseinheit(en), Drucksiebe, Pasten, Dienstleistungen und bei Bedarf auch das Bedienpersonal. Die Exentis 3D Drucktechnologie ist hoch flexibel und universell einsetzbar. Bei Industrieteilen aus Metallen und Keramiken wie bei der Reinraumherstellung von Pharmazie- oder 3D Bioprinting-Produkten.
1 Inhaltsverzeichnis Management Report • Brief an die Aktionäre 2 • Marktumfeld 8 • Geschäftsmodell und Strategie 12 • Exentis 3D Mass Customization® 16 • Nachhaltigkeit 22 • Geschäftsentwicklung 2018 24 Corporate Governance 32 Konzernrechnung 36
2 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Brief an die Aktionäre
Sehr verehrte Aktionärinnen, sehr geehrte
Aktionäre, werte Freunde des Hauses
Mit dem Geschäftsjahr 2018 konnte Exentis die Er-
folgsgeschichte der 3D Siebdrucktechnologie, dem
Exentis 3D Mass Customization®, fortschreiben. Mit
wiederum hervorragenden Zahlen bilden sich die
technologischen Vorteile unseres Additiven Ferti-
gungsverfahrens zugleich in einer korrespondieren-
den Wirtschaftlichkeit ab. Als Technologieunterneh-
men haben wir damit, trotz unseres jungen Alters,
bewiesen, dass es klare Alleinstellungsmerkmale gibt,
die vom Markt verstanden und nachgefragt werden:
• Umsatz verdreifacht auf CHF 9.02 Mio.
(Veränderung + 187%)
• Betriebsergebnis/EBITDA vervierfacht auf
Ralf P. Brammer CHF 2.58 Mio. (Veränderung + 309 %)
Präsident des Verwaltungsrates • Umsatzmarge 28.6%
(Veränderung + 8.7%-Punkte)
• Reingewinn verdoppelt auf CHF 2.05 Mio.
(Veränderung + 138%)
• Liquide Mittel verdoppelt auf CHF 2.41 Mio.
(Veränderung + 105%)
• Bilanzsumme um die Hälfte erhöht auf
CHF 32.02 Mio. (Veränderung + 50%)
Diese nennenswerten Erfolge treffen mit einem Markt
zusammen, dem erhebliche Wachstumspotentiale zu-
gesprochen werden. Der aktuelle Bericht von Smar-
Tech Publishing beziffert die Wirtschaftsleistung des
globalen Marktes der Additiven Fertigung im Jahr
2018 mit 9.3 Milliarden Schweizer Franken. Das ent-
spricht einem Anstieg von 18% gegenüber dem Vor-
jahr. Damit ist Exentis mehr als zehnmal schneller ge-
wachsen als der Gesamtmarkt. Und die Aussichten
sind vielversprechend. SmarTech erwartet bis zum
Jahr 2027 Umsätze im 3D Druck-Markt von 42 Milli-
arden Schweizer Franken.Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 3
Die dazu beitragenden wesentlichen vier Trends sind Exentis vereint zahlreiche Kernkompetenzen, die es
eine Nachfrage aus allen Wirtschaftszweigen, beson- uns ermöglichen werden, in diesem Markt überdurch-
ders Luft- und Raumfahrt, Gesundheit, Erneuerbare schnittlich zu wachsen. Zu diesen Kompetenzen ge-
Energien und Automobil. Die strategische Übernah- hört die bislang weltweit einzigartige Fähigkeit, mit
me der 3D Drucktechnologie durch große internatio- unserer 3D Siebdrucktechnologie Grossserien zu fer-
nale Konzerne, die ihre Entwicklung beschleunigen tigen. Kapazitäten pro 3D Produktionseinheit betra-
und Nutzung der Additiven Fertigung fördern wollen. gen dabei bis zu mehreren Millionen Teilen pro Jahr.
Die Kombination von Technologien der Additiven Fer- Gegenüber jedem anderen generativen Verfahren
tigung mit bestehenden Werkzeugmaschinen und bietet die Exentis Technologie eine freie Materialwahl.
Prozessen, um komplexe und vielfältigere Anwendun- Von Metallen über Keramiken bis zu Polymeren. So-
gen in zahlreichen Branchen zu ermöglichen. Also die gar zur Herstellung von pharmazeutischen Tabletten
Förderung hybrider Prozessketten aus generativen, und menschlichem Gewebe, also angewandtes 3D
konventionellen und vollautomatisierten Prozessen. Bioprinting, hat Exentis bisher Lizenzen vergeben.
Und, aus Exentis Sicht der wesentliche Punkt, d
ie Aus unserer Sicht wird sich das Beherrschen von be-
Wiederentdeckung von kundenspezifisch ent liebigen Materialklassen oder Materialkombinationen
wickelten Materialien. zum entscheidenden Differenzierungsfaktor im 3D
Druck-Markt entwickeln. Während 3D Produktions-
einheiten langfristig in ihrer Bedeutung in den Hinter-
UNSERE PATENTIERTE grund treten werden. Es zählt die Hoheit über Materi-
3D SIEBDRUCKTECHNOLOGIE alien, Prozesse und 3D Druckverfahren.
Grossserien- Eine weitere Kernkompetenz ist erst in letzter Zeit in
fertigung
Klassische den Fokus der Anwender und Kunden gerückt: die
Massenfertigung
Freie Hochflexibles unmittelbare Herstellung von Werkzeugen. Während
Materialwahl Produktionsverfahren beim Spritzguss, der eine vergleichbare Produktions-
menge wie die Exentis 3D Siebdrucktechnologie er-
möglicht – jedoch bei weitem nicht unsere Gestal-
Ultrafeine Exentis Freie-
Ultrafeine
Bauteil- 3D Mass Beliebige
Material-
tungsfreiheit von Bauteilen –, die Herstellung eines
Strukturen Customization® Bauteilgeo-
geometrien auswahl- Werkzeuges mehrere Monate und mehrere hundert-
metrien
tausend Franken in Anspruch nimmt, ist dies bei
Exentis in wenigen Tagen getan. Manchmal auch in
Umwelt Vorteilhafte
24 Stunden und zu einem Bruchteil der Kosten. War-
freundliches Kalt- Kosten-Nutzen-
druckverfahren Klassischer Relation um? Bei Exentis bilden die Siebe die formgebenden
Nachbe
3D-Druck
Werkzeuge. Sollen also Bauteiländerungen durchge-
arbeitungsfrei
führt werden, stellt Exentis in Eigenfertigung die kun-
denspezifischen Siebe unmittelbar her. Für unsere
Kunden bedeutet diese Flexibilität unseres Additiven4 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Brief an die Aktionäre
Fertigungsverfahrens eine neue Freiheit im Umgang EXENTIS 3D ENTWICKLUNGS-
mit schnell ändernden Produktgeometrien. Eine Fä- UND PRODUKTIONSSTANDORTE
higkeit, die bislang nicht möglich war.
Grundlagenforschung 3D Forschung und
Sie werden bemerkt haben, dass wir mit der Diskus- Material Entwicklung
sion unserer Kernkompetenzen weit über den Ver-
gleichsmarkt der 3D Technologien hinausgegangen
3D Produktion
sind. Und es ist richtig. Unsere Vergleichstechnolo
Deutschland
gien befinden sich zusätzlich im Bereich der klassi-
schen – subtraktiven – Fertigungsverfahren wie z.B.
Fräsen oder Schleifen, den formenden Verfahren wie Siebtechnologie und
Pressen oder Giessen oder, wie oben beschrieben, Siebproduktion
dem Spritzguss.
Exentis Group AG
Bei diesen etablierten Fertigungsverfahren umfasst Stetten - Zentrale
der globale Markt eine Grösse von 12 Billionen Applikationslabor
Schweizer Franken, das sind 12 000 Milliarden
3D Produktion
Schweizer Franken. Der Anteil der 3D Umsätze be- Schweiz
trägt gerade mal ein Tausendstel. Doch unser zukünf-
tiger Markt ist auch der etablierte. Nach einer Umfra-
ge des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik Motorenblöcke oder Turbinenräder fertigen wollen.
und Automatisierung erwarten 43% der befragten Unser Fokus liegt viel mehr auf komplexen Geometri-
Fachleute, dass in ihrem Unternehmen Additive Ferti- en in der Grösse zwischen einer Mikronadel und ei-
gungstechnologien in Zukunft eine fest etablierte Rol- nem Katalysator. Wir bevorzugen aber flachere Struk-
le spielen werden. Ein Viertel der Befragten bezeich- turen, weil sie schneller herstellbar sind.
net Additive Fertigungsverfahren als Schlüsseltech-
nologie. Somit wird der 3D Druck in absehbarer Zeit Die Vorteile beim Einsatz unserer Technologie sind
in bestehende Fertigungssysteme integriert werden. vielfältig. Nahezu jedes 3D Verfahren ermöglicht die
Ein Markt, der für die Exentis 3D Siebdrucktechnolo- Vermeidung von Materialüberschuss oder -abfall. Im
gie erschlossen werden sollte. Gegensatz jedoch zu den meisten energie- und um-
weltbelastenden, vielfach laserbasierten Herstellungs-
Exentis ist dazu gut aufgestellt. Als weltweit erstes verfahren der noch jungen 3D Druckindustrie, kommt
Verfahren bietet Exentis umfassend Industrialisiertes beim Exentis 3D Mass Customization® ein Kaltdruck-
Additive Manufacturing. Nicht durch eine Aneinander- Verfahren zur Anwendung, das umwelt- wie auch be-
reihung zahlreicher 3D Drucker. Vielmehr durch eine dienerschonend arbeitet. Bei uns wird das Thema
Technologie, die ihrerseits Millionen von Bauteilen auf Umwelt und Nachhaltigkeit ernsthaft angegangen. Da-
einer Exentis 3D Produktionseinheit erlaubt. Um es her haben wir diesem wichtigen Thema im vorliegen-
klar zu sagen, wir sind nicht diejenigen, die den Geschäftsbericht ein eigenes Kapitel gewidmet.Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 5
Insgesamt hat das Jahr 2019 gut begonnen. Die Die zur Auslieferung gekommenen 3D Produktions-
eigene Siebentwicklung und -fertigung in der Nähe systeme für Jena sind die ersten weltweit, die
von München, aufgrund des Hauptmarktes Deutsch- eine Zertifizierung für die Reinraumherstellung von
land, hat ihre Arbeit aufgenommen. In Jena hat 3D Produkten besitzen.
sich ein führender 3D Standort für Pharmazie und
Bioprinting gebildet, für den wir im Rahmen eines Damit ist die Exentis 3D Drucktechnologie
One-Stop-Shops die Entwicklungs- und Pro universell einsetzbar, für Reinraumanwendungen,
duktionslizenzen geliefert haben, wie auch das wie auch für Industrieteile aus Keramik, Glas,
Verfahrensknowhow, die Exentis 3D Produktions Metallen oder Polymeren.
einheiten, Siebe, Pasten, Dienstleistungen und
auch hoch qualifiziertes Bedienpersonal.
EXENTIS MARKTSEGMENTE Industri
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Brief an die Aktionäre
Wir werden unserer Positionierung treu bleiben. Als Unser Orderbuch umfasst eine Vielzahl von Entwick-
Technologieunternehmen und reines B2B Geschäfts- lungsprojekten, die uns eine Planbarkeit des Umsat-
modell. Exentis bietet dem Kunden Produktlösungen zes der nächsten Jahre erlaubt.
im Rahmen von Entwicklungsprojekten. Bei diesen
werden vor allem die Materialien und Verfahren kun- Dazu haben wir auf Geschäftsleitungsebene ein neu-
denspezifisch entwickelt. Der Kunde entscheidet es Ressort Business Development eingerichtet. Wir
anschliessend ob er seine Bauteile bei Exentis oder sind der Meinung, dass der Kunde das Recht hat,
durch den Erwerb einer eigenen Produktionslizenz ihm auf technologischer Augenhöhe zu begegnen.
und Produktion bei sich vor Ort herstellen möchte. Das Exentis Geschäftsmodell weist alle Aspekte auf,
Damit bieten sich Dual Sourcing Strategien, bei de- diese Schritte erfolgreich zu gehen.
nen Exentis den Ramp Up und die Basisproduktion
sicherstellt und der Kunde, parallel oder zeitverzö- Im Namen des Verwaltungsrates danke ich allen Mit-
gert, zusätzlich eine eigene Fertigung in seinem arbeiterinnen und Mitarbeitern, wie auch den Mitglie-
Unternehmen etabliert. dern der Geschäftsleitung, für ihren täglichen Einsatz,
ihre Leidenschaft und ihren Willen, die einzigartige
Für den weiteren Verlauf des Jahres haben wir uns Exentis Technologie als Standard im Markt der Addi-
viel vorgenommen. Unser Applikationslabor in Stetten tiven Fertigungsverfahren zu etablieren.
platzt aus allen Nähten. Aus diesem Grund werden
wir uns am selben Standort mit dem Applikations
labor auf über eintausend Quadratmeter Labor- und
fertigungsnahe Entwicklung vergrössern.
In Süddeutschland werden wir Fertigungskapazitäten
einrichten, die unseren Kunden noch in diesem Jahr
eine Ausbringung von mehr als zehn Millionen Teilen
ermöglicht.
Im Rahmen zahlreicher Hochschulkooperationen wer-
den wir neue Werkstoffe und Produkte realisieren, die
es in dieser Form material- und herstellungsseitig
noch nicht gab.
Und wir wollen gemeinsam mit unseren Koopera-
tions- und Technologiepartnern eine „sanfte“
Internationalisierung über den deutschsprachigen
Raum hinaus angehen, indem wir der Nachfrage un-
serer Kunden folgen.Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 7
8 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Marktumfeld
Der globale Markt für Additive Fertigung hat 2018 Basierend auf den Erkenntnissen der führenden
eine Höhe von 9.3 Milliarden US-Dollar erreicht. Der Branchenexperten von Ernst & Young (EY) gilt der 3D
Markt verzeichnete ein beeindruckendes Wachstum Druck als „essentieller Bestandteil“ der Industrie 4.0,
von 18% gegenüber dem Vorjahr. die Verbindung von fortschrittlichen Produktions- und
Betriebstechniken mit intelligenten digitalen Techno-
Ein Schlüsselfaktor für dieses positive Wachstum ist logien, die als vierte industrielle Revolution bezeich-
die Entwicklung neuer Anwendungen für den 3D net wird. Eine zukunftsträchtige Technologie mit er-
Druck, da Unternehmen nach wie vor Bereiche entde- heblichem Wachstums- und Entwicklungspotential.
cken, in denen ihre 3D Technologien neben den tradi-
tionellen Fertigungsverfahren einen Mehrwert bieten.
Der globale Markt für Additive
Zusätzlich treten grosse Unternehmen und internatio- Fertigung wird auf 42 Milliarden
nale Konzerne in den Markt ein und bringen weitere
Investitionsvorhaben und Forschungsaktivitäten mit.
Schweizer Franken bis zum Jahr
2027 anwachsen.
Des Weiteren folgen stetig mehr Branchen, in denen
die Akzeptanz des 3D Drucks weiter zunimmt. Für
Unternehmen innerhalb des Additiven Manufacturing Dieses Entwicklungspotential wurde auch von den
Umwelt sorgen diese Trends für eine erfreuliche Be- Regierungen der weltweit führenden Industrieländer
stätigung ihrer Anstrengungen und bieten zugleich erkannt. Investitionsprogramme in Milliardenhöhe
weitere Möglichkeiten, neue Technologien, Anwen- wurden in den letzten Jahren lanciert. Die Europäi-
dungen und Innovationen auf den Markt zu bringen. sche Union stufte die Additive Fertigung als Schwer-
punktbereich ein. Förder- und Forschungsmittel in
Die Marktstudie von SmartTech Publishing sieht, wie der Höhe von 160 Millionen Euro flossen in die Wei-
bereits im Brief an die Aktionäre angesprochen, den terentwicklung der 3D Technologien. Die Regierung in
globalen Markt für Additive Fertigung auf über Washington hat eine 3D Printing-Initiative gestartet,
42 Milliarden Schweizer Franken im Jahr 2027 an- die mit einer Milliarde US-Dollar subventioniert ist.
wachsen und die Additive Fertigung an einem Knapp dahinter folgen Singapur und China mit Inves-
Trendwendepunkt. Da zunehmend Unternehmen aus titionen von 500 Millionen US-Dollar über einen Zeit-
verschiedenen Branchen in der Additiven Fertigung raum von 4 Jahren respektive 145 Millionen US-Dol-
mehr als nur ein Rapid Prototyping Fertigungsver- lar über 7 Jahre. Viele weitere Industrienationen ha-
fahren sehen. Die gegenwärtigen Technologieaus- ben ähnliche Förderprogramme aufgelegt.
baustufen bieten die Möglichkeit, eine grössere An-
zahl an Materialien sowie noch grössere Objekte Den weitaus wesentlicheren Anteil am Wachstum ha-
noch schneller zu drucken. Der stetige Zuwachs an ben aber die Industrieunternehmen selbst. So inves-
neuen Marktakteuren wird zusätzlich die Nachfrage tierte beispielsweise General Electric bereits 100 Mil-
am Markt steigern. lionen US-Dollar in ihre Tochterunternehmen Concept
Laser, ein Maschinenhersteller für die AdditiveExentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 9
MARKTWACHSTUM [ in CHF Mrd. ] ANTEIL METALLDRUCK IM 3D MARKT [ in % ]
42 +8%- 36
Punkte
+367% 28
9
2018 2027 2017 2018
Fertigungstechnologie des Selektiven Laserschmel- positiven Einfluss auf die Nachfrage nach Polymer-
zens. General Electric erwartet, dass die Hälfte ihrer bauteilen. Ein weiterer wichtiger Faktor dafür war die
Produkte in Zukunft direkt oder indirekt von Additiver Entwicklung von Hochleistungspolymeren, die ihre
Fertigung beeinflusst werden. Gegenwärtig werden mechanischen Eigenschaften auch in sehr anspruchs-
Motordüsen mittels 3D Fertigungsverfahren herge- vollen, industriellen Umgebungen beibehalten.
stellt. Die Pipeline und das Potential von möglichen
3D gedruckten Bauteilen bei General Electric erreicht Im Zuge der Industrialisierung der Additiven Ferti-
Beträge in Milliardenhöhe. gung spielten Softwareanwendungen in allen Berei-
chen des Arbeitsablaufs eine immer wichtigere Rolle.
Auch die BMW Group in München hat mehr als Während Software in der Bauteilkonstruktion und
10 Millionen Euro in einen neuen Campus für Additive -simulation schon immer ein entscheidender Faktor
Fertigung investiert. Der Autohersteller will damit sei- war, erfordert die Fertigung von industrietauglichen
ne Kompetenz in den Additiven Fertigungsverfahren Bauteilen eine Software, die den spezifischen Anfor-
– sowohl im Kunststoff als auch im Metallbereich – derungen des Additiven Fertigungsprozesses ent-
weiter vertiefen. Unternehmen wie Ford und Siemens spricht. Infolgedessen wurden im Jahr 2018 die Soft-
sind weitere Beispiele multinationaler Konzerne, die warelösungen für Design und Produktentwicklung
am 3D Markt engagiert sind. fortschrittlicher und nutzten Technologien wie gene-
ratives Design und Topologieoptimierung. Aber nicht
Das Tempo der Weiterentwicklungen in der 3D Tech- nur Design- und Simulationslösungen dominierten
nologie war auch im Jahr 2018 hoch. Die Analysen der den Softwarebereich. Da Fertigungsabteilungen ihre
Branchenexperten von AMFG haben für das Jahr 3D Fertigung steuern und skalieren wollen, wurde
2018 einige Schlüsselentwicklungen und -trends auf auch die Workflow-Software, die den Produktions-
dem 3D Markt identifizieren können. Im Folgenden prozess abbilden und verwalten kann, zu einer ent-
werden diese zentralen Entwicklungen näher erläutert. scheidenden Komponente im Produktionsablauf.
Der 3D Metalldruck hat seinen Wachstumskurs in
2018 fortgesetzt, indem neue Prozesse geschaffen Partnerschaften können zur be
und bestehende Technologien weiterentwickelt wur- schleunigten Marktdurchdringung
den. Die wachsende Zahl aktiver Unternehmen inner-
halb dieses Segments spiegelt die gestiegenen Inno-
der 3D Technologien beitragen.
vationen in diesem Bereich wider.
Eine weitere Schlüsselentwicklung im Jahr 2018 war
Auch der 3D Druck von Polymeren war weiter auf die segmentübergreifende Automatisierung. Während
dem Vormarsch. Während der Metalldruck in den letz- die Additive Fertigung für die Produktion wegweisende
ten Monaten viel Aufmerksamkeit in der Presse fand, Vorteile bietet, bleiben ein paar wenige Bereiche des
hatte das stetige Wachstum des Polymermarkts na- Produktionsprozesses manuell. Infolgedessen wurden
hezu kaum für Schlagzeilen gesorgt. Jedoch hatte die Automatisierungslösungen entwickelt, um Prozesszei-
zunehmende Anzahl industrieller Anwendungen einen ten entscheidend zu verkürzen.10 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Marktumfeld
Partnerschaften und Akquisitionen können zur be- Die Ergebnisse des Technologievergleichs zeigen,
schleunigten Marktdurchdringung der 3D Technologien dass bei allen existierenden 3D Drucktechnologien
beitragen. Diese Entwicklungen waren in der gesam- die Fähigkeit zur Serienherstellung oder Massenferti-
ten Branche zu erkennen. Als Beispiele können die gung bei freier Materialwahl fehlt. Aber auch gegen-
Übernahmen von Concept Laser und Arcam durch über traditionellen Fertigungsverfahren (u.a. Spritz-
General Electric (2017), die Akquisitionen von 3DSIM guss) überwiegen die Vorteile der Exentis 3D Sieb-
durch ANSYS (2017) und die Übernahme von LPW drucktechnologie, da hochkomplexe Bauteilgeometri-
durch Carpenter Technology Corporation (2018) ge- en realisiert werden können.
nannt werden.
Dies bietet der Exentis Gruppe weiterhin ein
Im gegenwärtigen Marktumfeld der Additiven Fertigung herausragendes Alleinstellungsmerkmal auf dem
sind mehr privat finanzierte Unternehmen als börsen- Markt und bei der Entwicklung des Exentis 3D Mass
notierte Unternehmen tätig. Ein charakteristisches Customization®, der Industrialisierten Additiven
Merkmal der Additiven Fertigungsindustrie ist die An- Fertigung, der einzigartigen und vollständig patentier-
zahl der privat finanzierten oder durch Risikokapital un- ten 3D Siebdrucktechnologie.
terstützten Startups, die den Grossteil der Unterneh-
men am Markt darstellen. Sie machen hier 74% des
Marktes aus, während 26% der Unternehmen börsen- Im gegenwärtigen Marktumfeld
notierte Aktiengesellschaften sind. Ein Grossteil der der Additiven Fertigung sind mehr
börsennotierten Unternehmen sind entweder etablierte
Industrieunternehmen sowie Chemie- oder Ingenieur
privat finanzierte Unternehmen als
unternehmen, die nicht ausschliesslich am 3D Markt börsennotierte Unternehmen tätig.
auftreten. Es wurden einige neuere Marktteilnehmer an
die Börse gebracht, darunter beispielsweise Nano Di-
mension, Titomic und Sigma Labs. Die Zukunftstrends in der Additiven Fertigung
Bereits heute zeichnet sich ab, dass die 3D Techno-
Exentis 3D Mass Customization® Technologie im logie globale Produktions-, Logistik- und Business-
derzeitigen Marktumfeld modelle herausfordern und verändern wird. Ein Arti-
Die nachfolgende Abbildung veranschaulicht den Ver- kel im Fachjournal Global Trade Review geht sogar
gleich der Exentis 3D Mass Customization® Technolo- noch einen Schritt weiter, indem die These aufgestellt
gie zu anderen 3D Drucktechnologien. Die vorgenom- wird, dass der 3D Druck bis 2040 aufgrund der dis-
mene Beurteilung basiert auf dem Komplexitätsgrad ruptiven Veränderungen der Logistik und Zulieferket-
der gedruckten Bauteile und der Fertigungskapazität ten sogar bis zu 40 Prozent des Welthandels ersetzen
je 3D Produktionseinheit. Als Referenzpunkt und zur könnte. Die Additive Fertigung verändert bereits jetzt
allgemeinen Standortbestimmung der Exentis 3D die Handels- und Produktionsabläufe weltweit, indem
Mass Customization® Technologie gegenüber den tra- die Produktion näher an die Kunden rückt, die Trans-
ditionellen Produktionsmethoden wurde das Spritz- portzeit verkürzt, eine kundenspezifische Produktion
guss-Verfahren in die Übersicht mit aufgenommen. ermöglicht sowie die Lagerhaltung reduziert wird.Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 11
sehr hoch
Exentis
3D Mass Customization®
Stereolithographie
Komplexitätsgrad der Bauteilgeometrie
hoch
Multi Jet Modeling
Polyjet Spritzguss
Selektives Lasersintern
Fused Deposition Modeling
mittel
Laminated Object Modeling
Solid Ground Curing
gering
1 1 000 10 000 100 000 5 000 000
Produktionskapazität p.a. je 3D Produktionseinheit
Das heutige Additive Manufacturing Marktumfeld und mehr als die Hälfte des gesamten 3D Druck-
spiegelt die zunehmende Reife der Additiven Marktes abdecken wird.
Fertigungsverfahren wider und gibt einen positiven
Ausblick für die Zukunft. Die Wachstumsraten Die kontinuierliche Erhöhung der Druckgeschwin
werden weiterhin über 10% liegen, prognostiziert digkeit wird auch zukünftig ein entscheidender Faktor
Ernst & Young (EY). bleiben. Während die Druckzeit je nach Komplexität
der Form, der Qualität des Endbauteils und der ver-
Die nachfolgend beschriebenen Technologie Weiterent- wendeten Materialien variieren kann, sind die derzei-
wicklungen bekräftigen das künftig anhaltende über- tigen auf dem Markt verfügbaren 3D Drucker bereits
durchschnittliche Wachstum des 3D Markts. Zum einen doppelt so schnell wie noch vor ein paar Jahren.
werden fortwährend weitere 3D-druckbare Materialien
entwickelt. In der Vergangenheit war die Liste der für Künftig werden weitere Grosskonzerne in den 3D
den 3D Druck verwendbaren Materialien überschaubar Druck-Markt einsteigen. Dadurch erhält der Markt eine
und weit entfernt von der umfassenden Materialvielfalt, noch breitere mediale Aufmerksamkeit. Das wird dazu
die häufig in der Teilefertigung verwendet wird. führen, dass bestehende Akteure Innovationen noch
schneller vorantreiben werden. Die Grosskonzerne brin-
Die grösste Verschiebung innerhalb der Branche fin- gen aber auch eigene Forschungsinvestitionen, eine
det im Übergang vom Kunststoffdruck hin zum Me- grosse Anzahl an Kunden und Vertriebskraft mit – und
talldruck statt. Die Verarbeitung von Kunststoff ist für erweitern dadurch eher den vorhandenen Gesamt-
Prototypen und spezielle Bauteile auch zukünftig markt, anstatt den bereits am Markt bestehenden
ausreichend. Hingegen ist die Herstellung von Metall- Unternehmen den Umsatz streitig zu machen.
teilen ein Billionen-Dollar-Markt und dementspre- In den nächsten Jahren wird der 3D Druck häufiger in
chend der weitaus wichtigere. 2018 ergab eine Um- allen Fertigungsbereichen eingesetzt werden. Jedoch
frage, dass, obwohl Kunststoff immer noch das am wird nach wie vor der Grossteil der Teilefertigung durch
häufigsten verwendete Material war, dessen Anteil al- Giessen, Schmieden, Stanzen, Pressen oder derglei-
lein 2018 von 88% auf 65% sank. Hingegen ist der chen hergestellt. Aber selbst 1% einer globalen Industrie
Anteil des Metalldrucks von 28% auf 36% angestie- mit einem Volumen von mehreren Billionen Schweizer
gen. Aufgrund dieser Entwicklung scheint es abseh- Franken – allein das Volumen der jährlichen Fertigung
bar, dass der Druck von Metall bereits in den Jahren von Metallteilen beträgt eine Billion Schweizer Franken –
2020 oder 2021 den Druck von Kunststoff überholen ist ein sehr grosser Markt für die „junge“ Branche.12 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Geschäftsmodell und Strategie
Exentis Geschäftsmodell zum Beispiel Hohlstrukturen zur Gewichtsreduzierung
Die Exentis Group AG bietet ihren Kunden grundsätz- oder Bauteil-Stegbreiten, die nicht breiter sind als ein
lich zwei Möglichkeiten an, um die kundenseitige zwanzigstel Millimeter. Ist das Objektdesign abge-
Produktidee in 3D Grossserie mit der Exentis 3D schlossen, finden umfangreiche Simulationen und
Siebdrucktechnologie, dem patentierten Exentis 3D statistische Prozessüberprüfungen hinsichtlich Stabili-
Mass Customization® zu fertigen: tät, kritischer Geometriebereiche und Machbarkeit
späterer grossserieller Fertigung statt.
Industrielle Produktion der Bauteile durch Exentis
oder industrielle Produktion direkt beim und durch An dieser Stelle werden dann die 3D Drucksiebe in
den Kunden. Diesem Prozess vorgeschaltet ist immer einer eigenen Exentis Tochtergesellschaft entwickelt
ein Entwicklungsprojekt, um den bestmöglichen Er- und angefertigt. Diese werden hinsichtlich Anwen-
folg für den Kunden zu gewährleisten. dungstechnik, Beschichtungsdicke, Auflösungsver-
mögen, Gewebegeometrie und -material optimiert.
Im Folgenden werden das Entwicklungsprojekt und
die Wahlmöglichkeiten der „Make-or-Buy“ Entschei-
dung des Kunden näher beschrieben. Exentis bietet interne Second
Source Konzepte durch
Entwicklungsprojekt
Das Entwicklungsprojekt ist der zentrale Prozess-
Produktion in zwei Ländern.
schritt zwischen Produktidee des Kunden bzw.
der kundenspezifischen Aufgabenstellung und Exentis lässt die Spezial-Siebgewebe aus Metall
anschliessender grossserieller 3D Fertigung. Die oder Kunststoff in Japan fertigen und verfügt damit
Erkenntnisse aus dem Entwicklungsprojekt sind von neben der strategischen Source auch über die
zentraler Bedeutung für das spätere Industrialisierte technische Möglichkeit der druckbaren Struktur
Additive Manufacturing. optimierung mit einer Grenz-Auflösung von kleiner
25 Mikrometer. Im Rahmen der projektbezogenen
Im Rahmen des Entwicklungsprojekts arbeiten eine Siebentwicklung werden Gewebematerial und Sieb-
Reihe von Exentis Spezialisten zusammen. So werden beschichtung auf das zu druckende Material abge-
zunächst komplexe 3D Modelle des späteren Bauteils stimmt. Dadurch erreicht Exentis nahezu nacharbeits-
entwickelt. Zielsetzung ist anfangs die Klärung der freie Bauteiloberflächen und dementsprechend sehr
Fragestellung, ob durch die 3D druckseitige Zusam- lange Lebensdauer der Siebe.
menfassung verschiedener Einzelbauteile, von For-
men oder Funktionalitäten, ein neues Bauteil entste- In einem nächsten Schritt erfolgt die Material- bzw.
hen kann, das um ein Vielfaches effizienter und funkti- Pastenentwicklung. Hier arbeiten Materialwissen-
onaler aufgebaut sein kann als eine oder mehrere der schaftler, Chemiker und Ingenieure Hand in Hand, um
bisherigen Komponenten. Traditionelle Fertigungsver- die vom Kunden vorgegebene Spezifikation hinsicht-
fahren sind zumeist nicht in der Lage, entsprechende lich Härte, Steifigkeit, Porositätsgrad wie auch die
Komplexitäten oder Geometrien darzustellen. So gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu erfüllen.Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 13
PATENTPORTFOLIO PATENTANSPRÜCHE
Industrie Renewables +31% 850
25% 25%
650
15% 20%
Bioprinting 15% Sonstige
Pharma 2017 2018
Dies kann sehr kurzfristig erfolgen, wenn der Kunde Stetten, nahe Zürich, entwickelt werden. Exentis bie-
auf die vielseitigen, über 100 verschiedenen druckba- tet den Kunden eine Produktion zum Festpreis pro
ren Materialien bei Exentis zurückgreift. Zeitaufwändi- Bauteil. Variationen oder Materialänderungen am fi-
ger, aber umso individueller, wird diese Materialent- nalen Bauteil sind durch das „Rapid Tooling“, also
wicklungsarbeit, wenn spezielle Anforderungen, wie die Anpassung der Drucksiebe, innerhalb von 1 bis
z.B. elektrisch leitfähige Keramiken oder Multimateri- 3 Tagen möglich. So können Exentis Kunden auch
albauteile, gewünscht werden. kleinere Stückzahlgrössen, die bisher auf Basis kon-
ventioneller Fertigungsmethoden und der damit ver-
Sind die Pastensysteme fertiggestellt, werden die ge- bundenen zeit- und kostenaufwändigen Werkzeug-
eigneten Druckparameter wie auch, bei Metall- oder herstellung nicht möglich waren, flexibel und zeitnah
Keramikpasten, die mehrdimensionalen Sinterkurven produzieren lassen.
für das Bauteil entwickelt. Der Kunde erhält nun
Musterteile, die einer umfangreichen Qualitätssiche- Industrielle 3D Produktion vor Ort beim
rung unterzogen werden. Kunden im Rahmen eines One-Stop-Shop
Nachdem sich Kunden für die Eigenproduktion vor
Nach Freigabe erfolgt die Dokumentation der Verfah- Ort oder die zusätzliche Produktion der eigenen
rensparameter und der zum Einsatz kommenden Bauteile bei Exentis entschieden haben, werden sie
Technologien. Der Kunde erhält Wirtschaftlichkeitsbe- bei Exentis aus einer Hand bedient.
trachtungen für den Einkauf der Teile bei Exentis oder
die Herstellung bei sich im Hause. Zumeist erfolgt die
Entscheidung im Rahmen einer Dual Source Strate- Exentis begleitet Kunden von ihrer
gie. Das heisst, der Kunde beauftragt Exentis mit Produktidee bis zum millionenfach
dem Hochfahren der Produktion bis zu einer vorgege-
ben Stückzahl und etabliert dazu parallel eine Exentis
3D gedruckten Produkt.
3D Siebdruckfertigung bei sich vor Ort. Exentis ist zu-
dem in der Lage, dem Kunden Exentis-intern Second Die Bauteilgeometrien, die Pastensysteme und die
Source Konzepte anzubieten, um maximale Liefer Siebe wie auch die Verfahrensparameter sind zu die-
sicherheit zu gewährleisten. sem Zeitpunkt bereits definiert und verprobt. Exentis
bietet dann den Service eines One-Stop-Shop an.
Industrielle 3D Produktion von Das heisst, alles was es braucht, um Kundenbauteile
Kundenbauteilen bei Exentis in Eigenregie vor Ort beim Kunden herzustellen, wird
Exentis verfügt ab Mitte des Jahres 2019 über ver- von Exentis zugeliefert. Das beginnt mit der Einräu-
schiedene Produktionsstandorte. In Deutschland, für mung einer bauteilspezifischen Produktionslizenz,
die Bedienung des dortigen Hauptmarktes, und in damit der Kunde die umfangreich patentierte Exentis
der Schweiz. Gesteuert werden diese Produktions 3D Siebdrucktechnologie für die Bauteilherstellung
standorte über die Fertigungsparameter, die für das für sich nutzen kann.
Industrialisierte Additive Manufacturing im zentralen
Applikationslabor am Hauptsitz von Exentis, in14 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Geschäftsmodell und Strategie
Bei aller Flexibilität der Exentis 3D Siebdrucksysteme Pastenseitig sind gegenwärtig über 100 verschiedene
ist es erforderlich, die 3D Siebdruckanlagen speziell Materialien druckbar. Auch hier fokussiert sich das
auf die Bauteile abzustimmen. Dabei kommt es auf Unternehmen bei der eigenen Industriellen 3D Ferti-
die gewünschte Ausbringungsmenge an, genauso gung auf die Anwendungen von keramischen und
wie auf spezielle Fertigungsumfelder wie zum Bei- metallischen Werkstoffen.
spiel die Reinraumproduktion von Biogewebe oder
die hoch effizienten Fertigungsstrassen für Industrie-
teile. Für die Inbetriebnahme liefert Exentis die not- Wie die Markttrends zeigen,
wendigen Pastensysteme, die Siebe, die Verfahrens- ersetzen immer mehr Gross
technik, anwendungsspezifische Schulungen und
falls gewünscht das Bedienpersonal. Bei Industrie
konzerne ihre klassische Fertigung
teilen rundet eine ausgefeilte Sinterofenkonfiguration partiell durch Additive Lösungen.
das Leistungsprofil von Exentis ab.
Exentis Strategie Fertig entwickelte Technologiefelder, wie zum Beispiel
Die Vorteile der Exentis 3D Siebdrucktechnologie im Bereich Erneuerbare Energien, Pharmazie oder 3D
schaffen erheblichen Mehrwert für die Kunden. Daher Bioprinting, hat Exentis erfolgreich auslizensiert.
gilt als übergeordnetes Ziel, das patentierte Exentis Exentis vertritt die Auffassung, dass dritte Unterneh-
3D Mass Customization® als neuen Industriestandard men, die unabhängig voneinander ihre spezifischen
für die Industrielle Additive Fertigung zu verankern. Märkte bearbeiten, schneller in der Lage sind, die
Exentis 3D Siebdrucktechnologie flächendeckend am
Zum gegenwärtigen Zeitpunkt der Unternehmensent- Markt zu etablieren. Aus diesem Grund verfolgt
wicklung fokussiert sich Exentis in den Dimensionen Exentis bis auf Weiteres die Rolle eines Technologie
Markt, Material, Technologieentwicklung und unternehmens, das Kunden eigene Dienstleistungen
Unabhängigkeit. im Bereich von Industrieteilen ergänzend anbietet.
Obwohl es zahlreiche Projektanfragen aus USA Die Unabhängigkeit als Unternehmen hat bei Exentis
und Asien gibt, konzentriert sich Exentis in den einen hohen Stellenwert. Wie die Markttrends zeigen,
kommenden Monaten zunächst auf die Kernländer ersetzen immer mehr Grosskonzerne ihre klassische
Deutschland, Österreich und die Schweiz. Sollten Fertigung partiell durch Additive Lösungen. Da
jedoch vielversprechende Einzelprojekte im Exentis über die zur Zeit am vielversprechendste
europäischen Umfeld nachgefragt werden, so Technologie im Industrialisierten Additive Manufactu-
wird sich Exentis dem nicht verschliessen und ring verfügt, geht Exentis davon aus, diese aus eige-
mit der Projektrealisierung eine „sanfte“ Internatio ner Kraft entwickeln und das vorhandene Potential
nalisierung einleiten. erschliessen zu können.Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 15
VON DER PRODUKTIDEE ZUR GROSSSERIE
Diskussion der Produktidee Produktidee in
oder der Problemstellung
Grossserie 3D gefertigt
Vorstellung von
3D Lösungsvarianten
Vereinbarung eines Exentis liefert Teile oder
Entwicklungsprojektes Produktion beim Kunden vor Ort
Vorlage von Verfahrenstechnologie,
Musterteilen und Wirtschaftlich-
keitsbetrachtung16 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Exentis 3D Mass Customization®
Die Exentis DNA, also das komplexe Zusammenspiel Eigenschaften gezielt festlegen. Eine Vorbehandlung
von Kompetenzfeldern, von der ersten Materialkom- des Pulvers, beispielsweise durch Kalzinieren,
position bis hin zur Industriellen Fertigung und Aus- wie auch die spezifische Reinheit sind zwingend er-
lieferung der 3D gedruckten Bauteile, beinhaltet im forderlich und haben erheblichen Einfluss auf die
Wesentlichen sechs Eckpfeiler, die bei Exentis in ei- chemischen Eigenschaften und die Druckbarkeit.
nem über Jahrzehnte entwickelten und umfassend
patentierten Verfahren, dem Exentis 3D Mass Custo-
mization®, zur Anwendung kommen. Die Exentis DNA ist ein
komplexes Zusammenspiel
Regelmässige Zielsetzung ist es, Kundenaufgaben zu
lösen und mittels der Exentis 3D Siebdrucktechnolo-
von Kompetenzfeldern.
gie innovative Kundenlösungen mit funktionalem
Mehrwert in Grossserie zu präsentieren. Die Eigenschaften des Pulvers haben neben ihrem
Einfluss auf die Eigenschaften des gesinterten Bauteils
Technologischer Eckpfeiler 1: auch eine direkte Auswirkung auf die Verarbeitbarkeit
Materialauswahl des Pulvers, z.B. zur Realisierbarkeit von e
xtrem fei-
In einem ersten Schritt werden mit dem Kunden die nen Strukturen mit Wandstärken von 60 Mikrometer,
bauteilspezifischen Materialanforderungen definiert. was dem Durchmesser eines menschlichen Haares
Der Materialwahl kommt in Bezug auf Bauteileigen- entspricht. Die Korngrössenverteilung, die Morpholo-
schaften eine herausragende Bedeutung zu. Neben gie und die Partikelform bestimmen schlussendlich
Metallen und Legierungen auf Basis von Stahl, Kup- auch, mit welchen Sieben sich die Pastensysteme
fer, Aluminium, Refraktärmetallen oder Seltenen Er- drucken lassen. Abrasive Partikel stellen andere Anfor-
den lassen sich im 3D Siebdruck auch Keramik, Glas, derungen an Siebe als weichere Werkstoffe.
Polymere, organische Werkstoffe und Biomaterialien
drucken. Zugleich, bedingt durch den schichtweisen Technologischer Eckpfeiler 2:
Aufbau, lassen sich unterschiedliche Werkstoffe in Pastensystementwicklung
Form von lamellaren Strukturen kombinieren. Com- Beim Exentis 3D Mass Customization® ist die
posite-Materialien runden das Spektrum ab. Herstellung von Pastensystemen, also die Schaffung
der Druckbarkeit von Pulvern, der entscheidende
Damit die Bauteile nach dem Durchlauf der gesamten Bestandteil des Hightech 3D Druckverfahrens. Sozu-
Prozesskette die vom Kunden spezifizierten Eigen- sagen die „Coca-Cola-Formel“ der Exentis 3D Sieb-
schaften aufweisen, muss der Wahl des pulverförmi- drucktechnologie. Mit dem 3D Siebdruckverfahren
gen Ausgangsmaterials bei keramischen und metalli- lassen sich Komponenten aus Keramik, Metall und
schen Werkstoffen besondere Bedeutung beigemes- polymeren Systemen, genauso wie Biomaterialien
sen werden. Durch eine geeignete Wahl der Morpho- verarbeiten. Das Ausgangsmaterial liegt in den
logie, Korngrössenverteilung und Partikelform des meisten Fällen in Pulverform vor, aus welchem dann
Pulvers lassen sich die Sinterbarkeit, die Porosität, unter Zugabe einer Reihe von Additiven Pastensyste-
die Leitfähigkeit und die mechanischen me hergestellt werden.Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 17
Bei der Verarbeitung von polymeren Systemen und der Pasten zusätzlich modifizieren. Diese wird den
Biomaterialien ist eine genaue Kenntnis über das Ver- Anforderungen an die zu druckende Struktur, an die
arbeitungsfenster hinsichtlich Temperatur, Feuchtig- Siebe und an die Druckhöhe angepasst. Auch die
keit, Sauerstoffgehalt und Lichtempfindlichkeit unab- Möglichkeit, Schablonen anstelle von Sieben einzu-
dingbar. Diese Parameter sind für jedes System indi- setzen oder die beiden Werkzeuge in einem Herstell-
viduell zu definieren und erlauben nicht einmal ge- verfahren zu kombinieren, um auf diese Weise die
ringste Toleranzen, um die gewünschten Eigenschaf- Druckhöhe zu maximieren, spielt bei der Abstimmung
ten reproduzierbar, also industriell darzustellen. des rheologischen Verhaltens der Pasten eine we-
sentliche Rolle. Zu berücksichtigen sind bei der Her-
Ein wesentlicher Vorteil der 3D Siebdrucktechnologie stellung von Pasten nicht nur verarbeitungstechni-
ist die freie Wahl von Materialien und die Kombinier- sche Aspekte, sondern auch die Anforderungen an
barkeit der Werkstoffe. Es lassen sich mit dem Ver- das Bauteil nach der Sinterung.
fahren sowohl komposite als auch lamellare Struktu-
ren aufbauen, bei denen der Werkstoff je gedruckter Die chemische Zusammensetzung, die Porosität, die
Schicht variieren kann. Hier ist eine exakte Kenntnis mechanischen sowie physikalischen Eigenschaften
über die kombinierten Werkstoffe erforderlich, wie auch die Oberflächengüte können durch die Zu-
um die definierten Materialeigenschaften im Bauteil führung von Additiven, zur Modifikation der Pasten,
zu gewährleisten. in gewünschte Richtungen stark beeinflusst werden.
Technologischer Eckpfeiler 3:
Die exakte Kenntnis der Bauteilspezifische Siebherstellung
kombinierten Werkstoffe ist Die Herstellung von Präzisionssieben für den
3D Siebdruck in der Grossserienfertigung umfasst
erforderlich, um die definierten vielschichtige Anforderungen im Hinblick auf
Materialeigenschaften des Auflösungsvermögen, perfekten Pastenfluss, Kanten-
Bauteils zu gewährleisten. schärfe, Lebensdauer, stabiles Aspektverhältnis und
höchste Reproduzierbarkeit beim vertikalen
Aufbauverhalten.
Die Materialwahl und die Kompetenz im Bereich
der Pastensystemherstellung gehen Hand in Hand. Durch eine strategische Kooperation mit dem tech-
Die Rheologie, also die Fliesskunde, die sich mit nologischen Weltmarktführer von polymeren Siebge-
dem Verformungs- und Fliessverhalten von Materie weben in Japan verfügt Exentis über einen konkur-
beschäftigt, lässt die Pasten unter anderem durch renzlosen Zugang zu qualitativ herausragenden Ge-
eine geschickte Materialwahl in die gewünschte weben als Basis für die Herstellung jedes einzelnen
Richtung lenken. Exentis Produktionssiebes.
Durch eine geeignete Wahl von Bindern, Plastifizie- Die Kombination aus statisch optimierten Siebrah-
rern und weiteren Additiven lässt sich die Viskosität men, High-Performance-Geweben aus Japan und18 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Exentis 3D Mass Customization®
teilungskonformer Spanntechnik erzeugt eine Be- Sieb die hauseigene industrielle Siebproduktion und
spannungsqualität, die eine hohe Lebensdauer der wird zum wertschöpfenden Werkzeug jedes Exentis
Siebe im Fertigungsprozess erwarten lassen kann. 3D Produktionssytems.
Im weiteren Sieb-Herstellungsprozess erfolgt eine Technologischer Eckpfeiler 4:
Fotopolymer-Beschichtung unter Reinraumbedingun- 3D Siebdruckprozess
gen mit engsten Toleranzen bei Auftragungsdicke Die konventionelle 2D Siebdrucktechnik ist ein
und Oberflächenrauhigkeit. Das spezifische, finale jahrzehntelang etabliertes und akzeptiertes Verfahren
Layout wird abschliessend mit High-Resolution-Plots in der herstellenden Industrie, z.B. bei der gross
realisiert und erzeugt detailkonforme Strukturen mit seriellen Fertigung von Solarzellen, Leiterplatten
vordefinierten Aspektverhältnissen. und Autogläsern.
Abgerundet durch technische und optische Vermes- Durch die Integration der z-Achse in den industriellen
sungen in der Qualitätskontrolle verlässt das Exentis Fertigungsprozess mittels des Exentis 3D Mass
DIE EXENTIS 3D SIEBDRUCKTECHNOLOGIE
Auswahl des
Material- Pastensystem- Siebentwicklung
Zertifizierungs-
entwicklung herstellung und Produktion
regimes
• Industrieteile • Metall, Keramik, • Viskosität • Material für
• Luft- und Raumfahrt Polymer, Biomaterial • Binder Gewebefäden
• Automotive • Morphologie • Plastifizierer • Gewebewinkel
• Pharma Produkt- • Korngrösse/ • Additive • Fadendurchmesser
anforderungen -verteilung • Verflüssiger • Maschenweite
• Bioprinting • Partikelform • Lösemittel • Siebspannung
• Medtech • Granulat • Lagerung • Rahmen
• Reinheit • Vorbehandlung • Vorbehandlung
• Vorbehandlung • Qualitätssicherung • Schablone
• Qualitätssicherung • Siebauflösung bis
30 000 dpi
• QualitätssicherungExentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 19
Customization® Verfahrens und eigens entwickelten Shorehärte, Gewebespannung, EOM-Dicke, RZ-Wert
Produktionssystemen spielt nun der 3D Siebdruck und das Abstimmen auf die Pastenrheologie.
seine Dickschichtkompetenzen aus und ermöglicht
Schichtdicken von unter 20 Mikrometern bis zu mehr Die Herausforderung für die Sicherstellung eines
als 150 Mikrometern. Diese Höhe gilt als Benchmark hochqualitativen industriellen 3D Siebdruckferti-
im Bereich der Funktionsmaterialien Keramik, Metall, gungsprozesses liegt in der Beherrschung der Wech-
Glas und bei organischen Werkstoffen. selwirkungen der oben genannten Parameter zuein-
ander und basiert auf den Modellen der Dynamik und
Die Parameterlandschaft beim reinen 3D Druckpro- Grenzflächenphysik.
zess ist mit 70 separat einzustellenden Prämissen
entsprechend umfangreich. Wesentliche Parameter Als Durchdruckverfahren ist die Exentis 3D Sieb-
hierbei sind z.B. Absprung, Sieblift, Rakelgeschwin- drucktechnologie prädestiniert für hohe z-Achsen-
digkeit, Rakelneigung, Rakelmaterial, Phasenlage, werte bei gleichzeitig ultrahohen Auflösungskompe-
tenzen im Bereich unterhalb von 20 Mikrometern.
VERKNÜPFT EINE VIELZAHL VON KOMPETENZFELDERN
3D Siebdruck 3D Produktions- Sinterung bei
Parameter einheit Industrieteilen
• Druckparameter • Vollautomation in • Haltezeit
• Rakelmaterial/ Mehrschichtbetrieb • Temperatur
-winkel • Multi-Tisch bzw. • Abkühlung
• Druck- InLine Layout • Luft, Schutzgas
geschwindigkeit • Industriell gross- • Schwindung
• Pastenkonsistenz serientauglich • Geometrie
• Trocknungs- • 2 – 3 Sekunden • Objektträger
technologien Druckzykluszeit • Dokumentation
• Qualitätssicherung • Integrierte • Traceability
Materialtrocknung • Qualitätssicherung
• Qualitätssicherung20 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Exentis 3D Mass Customization®
Das entspricht zwei hundertstel Millimetern bzw. Da es sich bei der 3D Siebdrucktechnologie um ein
einem Drittel der Stärke von Zeitungspapier. Ein Kaltdruckverfahren handelt und damit die bei ande-
Verfahren also, das hochfeine und hochgenaue ren Verfahren notwendige Hochtemperatur-Druck-
Bauteildimensionen und -geometrien ermöglicht. kammer vermieden werden kann, wird jede gedruck-
te Schicht getrocknet, um den adhäsiven Auftrag der
Technologischer Eckpfeiler 5: nächsten Schicht zu ermöglichen. Dies erfolgt bei
Bauteilspezifische 3D Produktionssysteme metallischen und keramischen Werkstoffen durch den
Bei Exentis werden dank dem Exentis 3D Mass Einsatz von Infrarotstrahlung (IR).
Customization® neuartige Fertigungskonzepte auf
Basis der 3D Siebdrucktechnologie entwickelt, die Neben dem Einsatz von IR-Strahlung zur Trocknung
die Produktivität um ein Vielfaches steigern und bei der Schichten können zum Beispiel, basierend auf
ausgewählten Produkten mittlerweile zu einer Jahres- einem UV-Licht-sensitiven Polymersystem, die Pro-
produktion von über 5 Millionen Bauteilen pro einzel- zesszeiten beim Aufbau von Kunststoffbauteilen ent-
nem Produktionssystem führen. Exentis konzipiert, scheidend optimiert werden. Die Aushärtung zum fer-
entwickelt und dokumentiert die Produktionssysteme, tigen Bauteil erfolgt hierbei durch eine UV induzierte
die anschliessend exklusiv bei Spezialmaschinenbau- Polymerisation und kommt ohne eine anschliessende
ern individuell aufgebaut werden. Keine Produktions- Wärmebehandlung aus. Auf diese Weise lassen sich
einheit gleicht somit der anderen. Druckhöhen, Pro- beispielsweise Kunststoffe oder auch Leitpasten zu
zessgeschwindigkeiten, Qualitätssicherungssysteme, 3D Strukturen verarbeiten. Mit der Auswahl sinterfä-
Trocknungsstrecken, Pastenzuführung und Ausbrin- higer Werkstoffkombinationen ist so die Massenferti-
gungsmengen werden für jedes Bauteil neu optimiert. gung von miniaturisierten Bauteilen, z.B. Elektroden,
in einem Fertigungsschritt möglich.
Neuartige Exentis Fertigungs Biomaterialien erfordern andere Produktionsbedin-
konzepte erlauben 3D gungen als Keramiken oder Metalle. Es geht um die
Grossserienfertigung in Reinräumen mit entsprechend
Produktionssysteme mit Millionen zertifizierten Produktionssystemen. Exentis verfügt
von Bauteilen pro Jahr. über entsprechend zugelassene Steuerungs-, Doku-
mentations- und Produktionssysteme, die alle gängi-
gen Anforderungen an die Herstellung von medizini-
Eine permanente Überwachung der Druckguteigen- schen und pharmazeutischen Produkten erfüllen.
schaften über elektronisch gesteuerte optische Syste-
me mit hochauflösenden Kameras dient der Qualitäts- Durch prozessautomatisierte Siebwechsel werden
kontrolle. Eine bei Bedarf klimatisierte und konditio- Layoutänderungen innerhalb der Bauteilgeometrie
nierte Einhausung ermöglicht den Einsatz chemisch und auch optionale Pastenwechsel zur Variation
wie auch technologisch anspruchsvoller Werkstoffe, der Bauteilfunktionalitäten realisiert. Exentis verfügt
Pastensysteme, Trocknungs- und Härteverfahren. über Siebwechselsysteme, die mithilfe einerExentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report 21
Steuerungssoftware bedienerlos im Fertigungspro- Zur Untersuchung dieser thermischen Reaktionen wer-
zess getaktet werden. den modernste Methoden angewendet, um die Sinter-
programme und bauteilspezifischen Sinterkurven wirt-
Technologischer Eckpfeiler 6: schaftlich auszulegen und den Bauteilen die spezifi-
Mehrphasen Sinterung zierten Eigenschaften zu verleihen.
Neben der Auswahl von Materialien, der Pastensys-
tem- und Siebherstellung und dem 3D Siebdruckpro- Exentis verfügt über erfahrene Fachleute, die diese
zess auf bauteilspezifischen 3D Produktionssystemen, grundlegenden Daten in optimierte Sinterkurven
ist die Mehrphasen Sinterung ein weiterer wichtiger umsetzen. Dabei werden neben Temperaturverlauf
Kompetenzbaustein zur Erzielung des gewünschten auch atmosphärische Bedingungen wie Schutzgas
Bauteilverhaltens. oder Sauerstoff, oxidierende und reduzierende Gase
sowie deren jeweilige Druckparameter berücksichtigt.
Erst bei der Sinterung entwickeln die Materialien ihre Nur so können die gewünschten Bauteil-, Material-
entsprechenden Eigenschaften. Neue molekulare Ver- und Oberflächeneigenschaften im industriellen
bindungen entstehen, Kristallstrukturen bilden sich Fertigungsprozess bei hohen Qualitätswerten repro-
und das Material gewinnt seine Dichte. duziert werden.
Grundsätzlich besteht die Sinterung aus einem zwei Diese sechs Eckpfeiler der umfassend patentierten
stufigen Prozess. In einem ersten Schritt erfolgt die Verfahrenstechnologie, dem Exentis 3D Mass
Entbinderung. Während dieser Phase verflüchtigen Customization®, garantieren die Alleinstellung der
sich die Additive vollständig aus den sogenannten Exentis 3D Siebdrucktechnologie. Des Weiteren
Grünkörpern. So werden die fertig gedruckten Bauteile werden sie zur Verankerung des Verfahrens und
genannt, die für bessere Verarbeitbarkeit und optima- zum technologisch wie wirtschaftlichen Erfolg in
len Zusammenhalt der Pastensysteme mit Additiven der Additiven Fertigungstechnologie beitragen.
im energie- und materialeffizienten Kaltdruckverfahren
hergestellt werden.
In einem zweiten Sinterungsschritt, bei deutlich höhe-
ren Temperaturen, erfolgt die Verdichtung und diffusi-
onsgesteuerte Anbindung der Materialpartikel, die
dem Bauteil schliesslich die vorher definierte Festigkeit
und Dichte verleihen.
Einige Werkstoffe durchlaufen bei der Sinterung Pha-
senumwandlungen, die bewusst angesteuert oder um-
gangen werden können, um die physikalischen und
mechanischen Eigenschaften sowie die Dichte gezielt
den Kundenanforderungen anzupassen.22 Exentis Group AG Geschäftsbericht 2018 | Management Report
Nachhaltigkeit
Exentis 3D Mass Customization®
Eine gute Compliance, ein ausgefeiltes Risiko Schwachpunkt etablierter Fertigungsverfahren. Sämt-
Management System - heute bereits Standard in lichen 3D Technologien gemein ist der materialeffizi-
zahlreichen Unternehmen. Doch wie sieht es im Um- ente Aufbau der Bauteile. Es wird nur die Menge Ma-
gang mit der Umwelt aus? Werden die Unterneh- terial verarbeitet, die das Bauteil benötigt, und nicht
mensprozesse verantwortungsvoll und enkelgerecht die Menge, die das Fertigungsverfahren erfordert.
ausgerichtet? Erlauben Geschäftsmodelle und die Allerdings beschränken sich die meisten 3D Druck-
Technologien überhaupt Verbesserungen gegenüber verfahren heute auf die Produktion von Prototypen
dem Status Quo? Unter dem Oberbegriff Nachhaltig- oder Kleinserien. Damit werden aus Industriesicht
keit werden Themen zusammengefasst, die unsere keine relevanten Materialmengen eingespart.
Umwelt und unsere Zukunft erhalten und lebenswer-
ter machen. Bei Exentis wird verantwortliches Han- Anders bei Exentis. Die Grossserienfähigkeit macht
deln gross geschrieben. Für Kunden, Mitarbeiter und hier den Unterschied. So fertigt ein Kunde gegenwär-
Aktionäre gleichermassen wie für unsere Umwelt. tig handtellergrosse Automobilspezialteile durch Stan-
zen und benötigt dafür rund 3 000 Tonnen Spezial-
Die Additive Fertigung, besonders wenn es um in- stahl im Jahr. Im aktuellen Herstellungsprozess wer-
dustrielle Grössenordnungen geht, wird als disruptive den ca. 78% des Materials pro Bauteil „herausge-
Technologie eingeschätzt. Sie wird die Art, wie Pro- stanzt“ und entsorgt. Das sieht auf Bauteilebene nach
dukte hergestellt werden, stark verändern. Frühzeitig nicht viel aus. Auf die Jahresproduktion bezogen be-
sind daher Aspekte und Prinzipien zu erarbeiten, die deutet die Herstellung der identischen Bauteile mit
der Bedeutung von überproportional wachsenden dem Exentis 3D Mass Customization® allerdings die
Marktanteilen gerecht werden. Einsparung von 2 340 Tonnen Stahl oder die Vermei-
dung des Materialtransports durch einhundert 40 Ton-
Bei Exentis werden vier verschiedene Verantwor- ner Sattelschlepper, die jeweils eine Nutzlast von rund
tungsebenen berücksichtigt: 24 Tonnen haben. Und es sind 200 vermiedene La-
dungen, deren Anlieferung und deren Entsorgung.
1. Materialeffizienz Dieses Beispiel lediglich eines einzelnen Bauteils zeigt
Materialeffizienz spielt bei der Etablierung der Additi- bereits wie wesentlich Exentis beim Materialverbrauch
ven Fertigung eine wesentliche Rolle. Die Technolo- Verantwortung übernimmt. Als Folge der Exentis In-
gie unterscheidet sich fundamental von subtraktiven dustrialisierten Additiven Fertigung entfallen zusätzli-
Verfahren wie Fräsen oder Schleifen, bei denen zum che umfangreiche Vor- und Nachbearbeitungen und
Teil bis zu 90% des Ausgangsmaterials entfernt wer- der Herstellungsprozess wird wesentlich verschlankt.
den, um die gewünschte Geometrie des Bauteils zu
erhalten. Material, das selten in den produktiven 2. Einsparungen bei Energie und Wasser
Kreislauf recyclebar zurückgeführt werden kann und Bei 3D Fertigungsverfahren, wie z.B. dem Selektiven
somit entsorgt werden muss. Gleiches gilt für for- Lasersintern, wird Pulver durch einen Laser ge-
mende Verfahren wie z.B. das Stanzen. Auch hier schmolzen. Dabei wird das Pulver verdichtet, die ein-
werden erhebliche Materialabfälle produziert. Ein zelnen Partikel verschmelzen miteinander und dieSie können auch lesen
