3D-Drucker sind nicht nur bei großen Fertigungsunternehmen gefragt, sondern auch im privaten Bereich und bei Kleinunternehmen. Hier wird aufgezeigt, was 3D-Drucker und Industrie 4.0 miteinander zu tun haben und warum 3D-Druck für den Heimgebrauch immer wichtiger wird.
Definition Industrie 4.0
Industrie 4.0 bedeutet so viel wie 4. industrielle Revolution. Die Definition von Industrie 4.0 umfasst die Integration der Softwareentwicklung in Unternehmensprozesse – genauer gesagt die Automatisierung von Produktionsprozessen und Abläufen.
Die wichtigsten Merkmale der Industrie 4.0
- die digitale Vernetzung von Maschinen und Geräten in einem Unternehmen, um beispielsweise Sensoren, Informationen und Drucker digital miteinander kommunizieren zu lassen
- die Datenerfassung von Geräte- und Maschinensensoren im Unternehmen, um eine bessere Überwachung zu gewährleisten
- die Unterstützung technischer Systeme, wodurch Entscheidungen durch den Menschen vereinfacht und physische Aufgaben übernommen werden können
- der Einsatz automatischer, intelligenter Systeme zur Reduzierung menschlicher Überwachung
Die Industrie 4.0 nutzt spezifische Technologien, wie zum Beispiel:
- Künstliche Intelligenz – KI
- Cloud Computing
- Datenanalyse
- das industrielle Internet der Dinge – IoT
- Big Data
- Cyber-physische Systeme
- Industrieroboter
- Digitale Zwillingssimulationen
Einige dieser Technologien wurden ursprünglich nicht für den Einsatz in produzierenden Unternehmen entwickelt, tragen jedoch maßgeblich zur Steigerung des Unternehmenswachstums bei.
Wie trägt der Heim-3D-Drucker zur Industrie 4.0 bei?
Die Industrie 4.0 bildet die Grundlage für die additive Fertigung. So können beispielsweise CAD-Dateien in die Software eines 3D-Druckers hochgeladen werden. Dadurch wird ein digital erstelltes Objekt ganz einfach in ein reales Objekt umgewandelt.
Die 3D-Drucker für Zuhause wurden durch Industrie 4.0 und die dazugehörige Software enorm verbessert. Der 3D-Druck bietet die Möglichkeit, eigene Kreationen zu entwickeln.
IoT vernetzt Geräte
Wird das IoT mit einem 3D-Drucker verbunden, kann dieser Daten austauschen und unsere Anforderungen erfüllen. Der Datenaustausch trägt dazu bei, das gewünschte Objekt optimal anzupassen. Dies ist besonders bei der Entwicklung von Objekten ein entscheidender Vorteil.
Datengesteuerte Optimierung und KI
Die Kombination aus Datensteuerung und KI ist revolutionär. Beim 3D-Druck eröffnen sich durch diese Kombination unendlich viele Möglichkeiten bei der Herstellung von Projekten. Die KI-Optimierung trägt dazu bei, den Druckprozess und damit die Vorhersagbarkeit zu verbessern. Zu den datengesteuerten Lösungen zählen beispielsweise AI Slicing, Cloud Slicing oder Cloud Monitoring. Die KI-Designs für 3D-Druckmodelle sind zudem optimierte Entwürfe, die ein perfektes Ergebnis garantieren.
Flexible Fertigung und Personalisierung
Dank 3D-Druckern für zu Hause können Projekte ohne zusätzliche Kosten realisiert werden. Es ist beispielsweise möglich, personalisierte Gegenstände herzustellen. Dies funktioniert sehr einfach und die Fertigung ist flexibel. Insbesondere wenn Ressourcen fehlen, wie etwa Formen für den Spritzguss, können diese mit dem 3D-Drucker individuell selbst hergestellt werden.
Nachhaltigkeit
Mit dem 3D-Drucker ist es ganz einfach, die Kreislaufwirtschaft zu fördern. Filament kann recycelt und für den 3D-Druck wiederverwendet werden. Zu den recycelbaren Materialien zählen unter anderem PLA und PETG. Dadurch wird die Umwelt durch den 3D-Druck zu Hause nachhaltig geschont.
Lesen Sie für weitere Details unseren Blogbeitrag zum Thema Nachhaltigkeit im 3D-Druck.
Ist der Heim-3D-Druck ein kostengünstiger Teil der Industrie 4.0?
Grundsätzlich muss festgehalten werden, dass sich 3D-Drucker für zu Hause enorm von Industriedruckern unterscheiden. Dies gilt nicht nur für die Anschaffungskosten. Ein professioneller 3D-Drucker im Industriebereich kostet rund 20.000 € und mehr; auch die Anwendungsbereiche unterscheiden sich erheblich.
Was kosten 3D-Drucker?
Die Preise der verschiedenen 3D-Drucker-Arten variieren stark. Nachfolgend ein beispielhafter Vergleich zwischen einem 3D-Drucker für den Heimgebrauch und einem industriellen 3D-Drucker.
3D-Drucker für den Heimgebrauch:
- Kosten für den 3D-Drucker: zwischen 200 € und 1.500 €
- Software für 3D-Drucker/Open Source: kostenlos
- Bluetooth- oder WLAN-Module für die IoT-Kommunikation: zwischen 50 € und 100 €
- Cloud-Service: rund 9,90 € monatlich
Ein industrietauglicher professioneller 3D-Drucker:
- Professioneller 3D-Drucker: ab rund 20.000 €
- Gebühr für kundenspezifische Software: über 5.000 € jährlich
Erfolgsgeschichten zum Thema 3D-Druck für den Heimgebrauch im Bereich Industrie 4.0
3D-gedruckte Objekte sind nicht nur individuell, sondern auch nachhaltig. Durch den 3D-Druck online können die benötigten 3D-Druckdaten einfach bezogen werden. Hierfür ist lediglich eine IoT-Verbindung erforderlich. Mit dieser Verbindung erfolgt der Online-3D-Druck einfach und unkompliziert. Nachfolgend zwei Beispiele für den erfolgreichen Einsatz im privaten Bereich.
Micro-Smart-Fabrik für zu Hause
Ein Münchner Ingenieur nutzt einen 3D-Drucker für den Heimgebrauch in Verbindung mit IoT-Technologie. Dadurch ist er in der Lage, maßgeschneiderte Sensorgehäuse zu fertigen, die von einem Unternehmen aus der chemischen Industrie benötigt werden. Seine Aufträge erhält der Ingenieur über eine Cloud, die wiederum automatisch einen Druckauftrag starten kann. Dank der KI-Optimierung der Designs konnte das Gewicht um rund 40 Prozent reduziert werden. Seine Produktion beläuft sich auf mehr als 300 individuell angepasste Sensorgehäuse monatlich.
STEAM-Bildung integriert Industrie 4.0-3D-Druck
In einer Oberschule in Berlin wurde ein 3D-Drucker für zu Hause angeschafft und ein Kurs mit dem Titel „Digitale Fabrik“ eingerichtet. Die Schüler begannen, Ideen zu verwirklichen – zum Beispiel einen Blumentopf, der dank Feuchtigkeitssensor automatisch bewässert wird. Dieser intelligente Blumentopf war der erste Schritt für weitere Entwicklungen. Die Simulationsdaten sind in einem OPC-UA-Protokoll gespeichert.
Fazit
3D-Drucker für zu Hause sind bereits so weit entwickelt, dass auch Privatpersonen und Kleinunternehmen eigene Ideen umsetzen können, wie die beiden Erfolgsgeschichten deutlich zeigen. Industrie 4.0 und 3D-Druck sind ein Schritt weiter in eine digitale Zukunft, an der jeder teilhaben kann.