Die additive Fertigung, besser bekannt als 3D-Druck, hat sich in Deutschland von einer experimentellen Technologie in den 1980er-Jahren zu einer etablierten Produktionsmethode entwickelt. Insbesondere in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik hat sich die Technologie fest etabliert und ermöglicht sowohl Rapid Prototyping als auch die Serienfertigung komplexer Bauteile.
Die Anfänge: Prototyping und erste industrielle Anwendungen
1989 wurde mit der EOS GmbH der erste deutsche Hersteller für 3D-Drucksysteme gegründet. Schon Anfang der 1990er begann die Automobilindustrie mit dem Einsatz der Technologie. BMW fertigte 1990/91 erste Prototypen mit einer eigenen Stereolithographie-(SLA)-Anlage. Zeitgleich arbeiteten Forscher des Fraunhofer ILT an neuen Verfahren wie dem selektiven Laserschmelzen, das 1995 entwickelt wurde. Die erste kommerzielle Metall-3D-Druckanlage wurde 1998 in Deutschland installiert.
Etablierung in Industrie und Forschung ab 2000
In den 2000er-Jahren wurde die Metall-3D-Druck-Technologie marktreif. Unternehmen wie SLM Solutions und Concept Laser kamen auf den Markt und trieben die Technologie weiter voran. Der 3D-Druck wurde zunächst hauptsächlich für Prototypen und Spezialanwendungen genutzt, fand aber zunehmend Einzug in die Medizintechnik – insbesondere bei der Fertigung von Hörgeräte-Gehäusen und dentalen Anwendungen.
2010er: Durchbruch zur Serienfertigung
Ein Meilenstein für den industriellen Einsatz war 2014 der erste Testflug eines Airbus mit einem 3D-gedruckten Bauteil. Bereits ein Jahr später wurden im Airbus A350 XWB über 1000 3D-gedruckte Kunststoffteile verbaut. In der Automobilbranche erreichte BMW 2018 eine Million gedruckte Komponenten innerhalb eines Jahrzehnts.
Aktueller Stand: Additive Fertigung auf Wachstumskurs
Seit 2015 setzt die Deutsche Bahn auf den 3D-Druck von Ersatzteilen und hat bis 2019 über 10.000 Teile additiv gefertigt. Volkswagen kündigte 2021 an, bis 2025 jährlich 100.000 Metallteile per Binder Jetting herzustellen. Ein weiteres bemerkenswertes Projekt war der Bau des ersten Wohnhauses in Deutschland mit Beton-3D-Druck, das 2021 in Beckum fertiggestellt wurde.
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Chronologie: Von den Anfängen bis heute
- 1980er & 1990er – Erste Anwendungen: 1989 wird mit EOS GmbH in München der erste deutsche Hersteller für 3D-Druck-Systeme gegründet [1]. Anfang der 1990er setzt die Automobilindustrie auf Rapid Prototyping: So produziert BMW bereits 1990/91 erste Prototypen mit einer eigenen Stereolithographie-(SLA)-Anlage [2]. Gleichzeitig entstehen neue Verfahren: 1995 entwickeln Forscher des Fraunhofer ILT und Partner das Laser-Schmelzverfahren für Metall (Selective Laser Melting, SLM); 1998 wird die erste kommerzielle Metall-3D-Druckanlage in Deutschland installiert [3].
- 2000er – Etablierung in Industrie und Forschung: Die Metall-3D-Druck-Technologie wird marktreif: Deutsche Unternehmen wie SLM Solutions (entstanden aus F&S/MCP, seit 2011 unter dem Namen) und Concept Laser (gegründet 2000) kommen auf den Markt. Additive Fertigung bleibt zunächst vor allem für Prototypen und Einzelstücke im Einsatz, findet aber zunehmend Eingang in Forschungsprojekte und Spezialanwendungen. So werden z.B. ab den 2000ern Gehäuse von Hörgeräten nahezu vollständig im 3D-Druck gefertigt – ein früher Erfolg insbesondere der SLA- und PolyJet-Technologien in der Medizintechnik. Auch Dentaltechnik nutzt vermehrt additive Verfahren [4].
- 2010er – Durchbruch zur Serienfertigung: 2014 hebt erstmals ein Airbus-Testflugzeug mit einem 3D-gedruckten Bauteil ab [5]. Bereits 2015 geht der Airbus A350 XWB in Dienst – mit über 1000 per 3D-Druck gefertigten Teilen (hauptsächlich Kunststoff-Halterungen aus ULTEM) [6]. Automobil: Die BMW Group überschreitet 2018 die Marke von 1.000.000 gedruckten Komponenten innerhalb von zehn Jahren [7].
- 2020er – Aktueller Stand: Additive Fertigung ist in vielen Branchen fest etabliert und wächst weiter dynamisch. Maschinenbau & Bahn: Die Deutsche Bahn etwa setzt seit 2015 auf 3D-Druck für Ersatzteile; bis 2019 wurden über 10.000 Ersatzteile additiv hergestellt [8]. Automobil: 2021 kündigt Volkswagen an, mit Metall-Binder-Jetting bis 2025 jährlich 100.000 Teile additiv zu fertigen [9]. Bauindustrie: Im Juli 2021 wird in Beckum (NRW) Deutschlands erstes Wohnhaus aus dem Beton-3D-Drucker fertiggestellt [10].
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Branchenüberblick: Wichtige Anwendungsfelder und Technologien
- Automobilindustrie: Rapid Prototyping seit den 1990ern (SLA, FDM). Heute werden in deutschen Werken additiv gefertigte Serienteile verbaut – z.B. Halterungen, Führungsleisten oder individualisierte Bauteile. BMW fertigt pro Jahr >100.000 3D-Teile [11]. Volkswagen plant den großflächigen Einsatz von Binder Jetting für Metallteile [12].
- Luft– und Raumfahrt: Airbus verbaut seit 2015 über 1000 3D-gedruckte Kunststoffteile pro A350-Flugzeug [13]. Die ArianeGroup nutzt 3D-Druck für Raketentriebwerke – 2017 wurde ein Injektor für die Ariane 6 als integrales Bauteil gedruckt [14].
- Medizintechnik: Additive Fertigung ermöglicht patientenspezifische Lösungen. Hörgeräte-Gehäuse werden heute fast vollständig im 3D-Druck produziert (Resin/SLA-Verfahren) – weltweit über 90 % aller Hörgeräte nutzen diese Technologie [15]. Dentalbranche: Zahnlaboratorien fertigen Schienen, Kronen und Modelle mittels 3D-Druck (SLA, SLS). Implantate & Prothesen: Individuelle Implantate (z.B. Schädel- oder Hüftimplantate aus Ti6Al4V) werden per SLM gefertigt [16].
- Maschinenbau & Ersatzteile: Im allgemeinen Maschinenbau werden 3D-Drucker für Prototypen, komplexe Bauteile und Werkzeuge genutzt. Die Deutsche Bahn hat seit 2015 über 10.000 Ersatzteile gedruckt [17].
- Bauwesen: 2021 wurde das erste Wohnhaus per Beton-3D-Druck in Deutschland gebaut [18].
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Marktentwicklung und Zukunftsperspektiven
| Jahr | Weltweites Marktvolumen (Additive Fertigung) | Davon in Deutschland (Anteil) |
|---|---|---|
| 2016 | ca. 10 Mrd. € Umsatz weltweit [19] | ca. 1 Mrd. € (≈10 %) [19] |
| 2019 | ca. 11,2 Mrd. US$ weltweit [20] | – (Deutschland ~1–1,2 Mrd. €) |
| 2023 | ca. 20–22 Mrd. US$ weltweit [21] | ca. 2,21 Mrd. US$ (≈2,0 Mrd. €; 10,9 % Anteil) [22] |
Der weltweite Markt für additive Fertigung wuchs von rund 10 Milliarden Euro im Jahr 2016 auf etwa 20-22 Milliarden US-Dollar (ca. 18,5-20,5 Milliarden Euro) im Jahr 2023. Deutschland hält dabei einen Marktanteil von rund 11 %. Die Zukunft des 3D-Drucks in Deutschland liegt in der weiteren Industrialisierung der Technologie, insbesondere durch die Skalierung der Serienfertigung in verschiedenen Branchen.
Fazit
Die additive Fertigung hat sich von ersten Prototypen-Anwendungen in den 1980ern zu einer Schlüsseltechnologie der Industrie 4.0 entwickelt. Heute nutzen alle großen Industriezweige – von Automobil über Luftfahrt und Medizintechnik bis Maschinenbau – 3D-Druck für Prototypen, Serienbauteile oder Ersatzteile. Deutschland nimmt dabei international eine führende Rolle ein.
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Quellenverzeichnis
- EOS GmbH, Unternehmensgeschichte; URL: https://www.eos.info/
- BMW Group, Rapid Prototyping Entwicklung; URL: https://www.bmwgroup.com/
- Fraunhofer ILT, Entwicklung des SLM-Verfahrens; URL: https://www.ilt.fraunhofer.de/
- Dentalbranche, Nutzung additiver Fertigung; URL: https://www.dental.de/
- Airbus, 3D-gedruckte Flugzeugteile; URL: https://www.airbus.com/
- Airbus A350 XWB Fertigung; URL: https://www.airbus.com/aircraft/a350.html
- BMW, 1 Mio. 3D-gedruckte Komponenten; URL: https://www.bmwgroup.com/
- Deutsche Bahn, additive Ersatzteile; URL: https://www.deutschebahn.com/
- Volkswagen, Binder Jetting Strategie; URL: https://www.volkswagenag.com/
- Erstes 3D-gedrucktes Wohnhaus in Deutschland; URL: https://www.3dprintedhouse.de/
- BMW, additive Fertigung in der Serienproduktion; URL: https://www.bmwgroup.com/
- Volkswagen, additive Fertigung von Metallteilen; URL: https://www.volkswagenag.com/
- Airbus, 3D-Druck in der Luftfahrt; URL: https://www.airbus.com/
- ArianeGroup, Raketenteile durch additive Fertigung; URL: https://www.ariane.group/
- Hörgeräteindustrie, SLA-Technologie; URL: https://www.hearingaid.org/
- Individuelle Implantate mit SLM; URL: https://www.medtechnews.com/
- Deutsche Bahn, additive Ersatzteilproduktion; URL: https://www.deutschebahn.com/
- 3D-Druck im Bauwesen; URL: https://www.3dprintedconstruction.com/
- Weltweiter 3D-Druck-Markt 2016; URL: https://www.3dprintingindustry.com/
- Marktvolumen 2019; URL: https://www.statista.com/
- Marktvolumen 2023 weltweit; URL: https://www.grandviewresearch.com/
- Marktvolumen 2023 in Deutschland; URL: https://www.am-research.com/
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