20.07.2018

Dreidimensionale Disruption

Von Stephan Gemke

Titelbild

Foto: mebner1 via Pixabay / CC0

Ob Deutsche Bahn, Bauunternehmen in Dubai oder Adidas – viele Unternehmen wollen den 3D-Druck für sich nutzen. Auch Privathaushalten könnten sich künftig bahnbrechende Möglichkeiten eröffnen.

Während das Etikett „disruptiv“ inflationär für oft dann doch eher belanglose Neuerungen missbraucht wird, ist es die einzig richtige Zuschreibung, wenn es um den 3D-Druck geht. In der Dreifaltigkeit „Drucker, Material, Daten“ finden sich viele Aspekte wieder, die schon die Musikindustrie disruptet haben: Was dort die MP3 war, stellt hier die CAD-Datei dar und wird, man sieht es bereits im Kleinen, Veränderungen beim Urheberrecht, beim Rechtemanagement, bei Erlösmodellen (v.a. Lizenzen) und mehr anstoßen.

Erahnen lässt sich diese Umwälzung bereits in dem 250 Quadratmeter großen Bürogebäude in Dubai, das innerhalb von 19 Tagen samt Inneneinrichtung gedruckt wurde, oder in den vielversprechenden Versuchen seitens Adidas, Turnschuhe maschinell herzustellen und davon einzelne Teile, wie die Sohle, zu drucken. Ein weiteres Beispiel sind die bis zu 15.000 verschiedenen Einzelteile – vom Mantelhaken über Kopfstützen bis zu Süßigkeiten –, die die Deutsche Bahn (DB) bis Ende 2018 für ihre Loks, Waggons und Bahnhöfe druckbar haben möchte. Und dies alles im kurzen Zeitraum von lediglich drei Jahren – seit Ende 2015 steht der 3D-Druck auf der Zukunftsagenda der DB.

Vergegenwärtige ich mir nur einmal die enorme Leistungsentwicklung des 3D-Drucks, seitdem ich mich damit befasse – also seit circa 2013 –, und setze diese in die Zukunft fort, dann wird es nicht mehr lange bis zu den ersten Ausstellungen dauern, die in Technikmuseen unter Titeln wie „Was man früher noch in Asien per Hand herstellen ließ“, „Was man früher in Warenhäusern und Versandzentren kaufen und bestellen musste“ oder „Als es noch Zulieferer gab“ laufen werden. Es gibt 3D-Drucker in Größen von fast büroüblich bis zu den Maßen eines Autos und darüber hinaus. Die Palette der verwendeten Verfahren und Materialien nimmt ebenfalls deutlich zu, so dass längst nicht mehr nur Kunststoffteile möglich sind, sondern bspw. auch Druckerzeugnisse aus Metall, Sand, Keramik oder (wenngleich noch in der Erprobung) aus Glas. Wobei selbst Kunststoff allein ein immenses Marktpotential offenbart – gemessen an der Masse an Plastikwaren, die wir nutzen.

„Das Preis-/Leistungsverhältnis hat sich in den letzten Jahren sehr verbessert.“

Insgesamt gesehen hat sich das Preis-/Leistungsverhältnis in den letzten Jahren sehr verbessert und das wird es in erheblichem Maße weiter tun, da einerseits die Druckzeiten kürzer werden, andererseits die Eigenschaften der gedruckten Erzeugnisse dank der verschiedenen Druckverfahren und -materialien zunehmen. Zu diesen Produkteigenschaften gehören z.B. die Dimensionen, das Gewicht, die Elastizität/Steifigkeit, die Temperaturbeständigkeit, die Absorptionsfähigkeit von Energie, die Verschleißfestigkeit oder die Isolationswirkung (thermisch und elektrisch). Dies alles erweitert den Anwendungsspielraum hinsichtlich Branchen und Produkte enorm, sei es in der Architektur und im Bauwesen, in der Medizin, im Werkzeugbau, als Prototyp, Maschinenteil, Haus, Implantat oder Kleidungsstück, um nur ganz wenige Möglichkeiten zu nennen.

Einsatzmöglichkeiten

Ökonomisch bringt dies wahnsinnige Veränderungen für Betriebe wie Privatpersonen mit sich. Da die DB einen möglichst störungsfreien Bahnverkehr zum Ziel hat, interessiert sie sich für den 3D-Druck aus Gründen der Instand- und Lagerhaltung. Statt sich Ersatzteile liefern zu lassen oder sich damit zu bevorraten und Platz und Kosten zu binden, sollen sie nun gedruckt werden. Schneller, flexibler, günstiger und möglicherweise auch präventiver (wenn besonders kritische Bauteile verbessert, redesignt und nachgedruckt werden können) so lesen sich die langfristigen Vorteile für die Bahn. Auch darüber hinaus steht der Kundennutzen im Fokus die Bahn. So werden, zunächst am Berliner Hauptbahnhof, Handläufe mit Brailleschrift mittels 3D-Druck gefertigt.

Adidas wiederum sieht im 3D-Druck vor allem Effizienzgewinne und logistische Vorteile. Die Werkbank in Asien bräuchte es dann in einem deutlich geringen Ausmaß, stattdessen könnten die Schuhe innerhalb von Stunden oder zunächst noch innerhalb von Tagen im Geschäft vor Ort produziert werden und zwar komplett individualisiert. Die Produktions- und Lieferkapazitäten ließen sich besser planen und Überschussware müsste nicht mehr zu Schleuderpreisen verramscht werden. Jeder Schuh ließe sich dann zum vorgesehenen Preis verkaufen oder direkt wie ein Auto bepreisen: ein Einheitspreis für die Grundausstattung und alles Weitere kostet extra. Ob sich das so tatsächlich so realisieren ließe und ob das wirklich im Sinne der preisbewussten Kundschaft wäre, sei dahingestellt.

An dem vollständig gedruckten Bürogebäude in Dubai wiederum erkennt man die enormen Einsparpotentiale durch den 3D-Druck. Dies betrifft erstens die Zeit, da es nur 17 Tage reine Druckzeit benötigte, zweitens die Kosten – nach eigenen Angaben lediglich 140.000 US-Dollar –, drittens die Ressourcen bei Materialverbrauch und Abfall sowie viertens beim benötigten Personal. Es zeigt sich ganz klar, dass die Zukunft des Hausbaus eine andere sein wird, als man bislang angenommen hatte.

„Sie bräuchten nichts mehr nachkaufen, schon gar keine überteuerten Ersatzteile.“

Abseits dieser drei Beispiele sehen die betriebswirtschaftlichen Konsequenzen ähnlich aus: 3D-Druck ermöglicht es, individuelle und komplexe Strukturen in einem nie gekannten Ausmaß zu fertigen. Er eignet sich durchaus bei geringer Stückzahl, da ein aufwändiges Vorarbeiten oder Umrüsten entfällt, reduziert Fehlerquellen, lässt die Lagerbestände und den Materialaufwand sinken und macht Nachkäufe oftmals obsolet.

Und doch rede ich bislang fast nur vom betrieblichen Einsatz. Stellen Sie sich nun einmal vor, solche 3D-Drucker wären so kompakt und erschwinglich wie der normale Drucker an Ihrem Schreibtisch. Dann wäre der vielbeschworene Prosumer– der Konsument wird als solcher zugleich zum Produzenten – tatsächlich Wirklichkeit geworden.

Stellen Sie sich vor, Sie besäßen drei 3D-Drucker à 1000 Euro. Einer wäre fähig, Ihnen Kleidung zu drucken, der zweite Porzellan und der dritte Kunststoffteile. Ginge etwas vom guten Service kaputt, könnten Sie es direkt und günstig nachdrucken. Bräuchten Sie ein sauberes zweites, drittes oder 40. T-Shirt, schmissen Sie den Drucker an und schon hätten Sie es. Spielzeug könnten Sie sich ebenfalls selbst designen und herstellen lassen. Schluss mit Massenware, überhaupt Schluss mit dem „Einkaufen gehen“ und schon gar kein „Made in China“ mehr, sondern einzig und allein „Made by myself“. Darüber hinaus hätten selbstverständlich auch Ihre Nachbarn und Freunde 3D-Drucker, so dass man sich gegenseitig versorgen könnte. Idealerweise auch 3D-Scanner um jedes Produkt, auch ganz alte Schmuckstücke, zu denen es keine CAD-Dateien gibt, scannen zu können und nach Lust und Laune nachdrucken zu können. Sie bräuchten nichts mehr nachkaufen, schon gar keine überteuerten Ersatzteile für z.B. Ihren Oldtimer oder Ihre geerbte Uhr. Wer bräuchte dann noch Handelshäuser und Online-Shops? Plattenläden gibt’s ja auch (fast) nicht mehr!

Material, Drucker und Daten

Und genau hier wiederholt sich die Neustrukturierung der Wertschöpfungskette, wie man es bereits aus dem Digitalbereich kennt. Die Frage ist nur, wie sehr sich die Kette gleichen wird. Zunächst einmal haben wir die drei losen Kettenglieder namens „Drucker“, „Daten“ und „Materialien“. Die geringste Marktmacht haben wahrscheinlich die Materialien, da es vereinfacht gesagt egal ist, was für Material aus der Düse kommt. Einer Flasche ist es ja auch egal, ob sich in ihr Wasser, Cola, Bier oder Schnaps befindet. Dies heißt allerdings nicht, dass das Material unwichtig wäre. Schließlich kostet eine Flasche Schnaps auch mehr als eine Flasche Wasser. Und je nach dem, welche Eigenschaften das Material besitzen soll und wie teuer es in seiner Herstellung war, kann es unterschiedlich bepreist werden. Man kann es also wie der klassische Druckerhersteller machen: Der Drucker selbst ist günstig, aber die Tinte ist teuer. In dieser Variante spielen die Daten keine Rolle, so wie es den jetzigen Herstellern von normalen Druckern egal ist, was für einen Text oder ein Bild Sie ausdrucken.1 Interessant wäre zu sehen, wie der Materialbedarf an den Mann gebracht würde. Würde er produktspezifisch verpackt, mit genau abgefüllter Menge? Oder gäbe es, wie man es z.B. von der Gartenerde kennt, standardisierte Einheitspackungen? Und wie sähen die Produktionsstandards aus, damit nichts verunreinigt wäre?

„Noch wird der Kuchen zwar gebacken, aber irgendwann will er auch verteilt werden …“

Variante zwei wäre das Beispiel Apple. Der Endnutzer müsste dann nicht nur spezielle Materialien verwenden, die nur mit diesem bestimmten Drucker kompatibel wären, sondern auch nur CAD-Dateien, die deren Urheber in den druckereigenen „App-Stores“ kostenpflichtig zur Verfügung stellten. Die Verkaufserlöse durch die Downloads der CAD-Dateien würden dann zwischen Druckerhersteller und Urheber aufgeteilt. Und alle drei, Drucker, Material und Daten, wären nur innerhalb dieses Systems miteinander kompatibel. Ebenso könnten auch nur hauseigene Druckerscanner genutzt werden oder, wenn es Scanner von Dritten wären, über eine erneute Gebühr angeschlossen werden. Die Folge wäre einzelne Insellösungen, aber en masse. Nichts wäre mehr miteinander kompatibel, weil jeder sein eigenes System hätte. Auch stünde die Frage im Raum, was Handelsplattformen wie Amazon machen. Werden Sie selbst zum Druckerhersteller und bauen ein weiteres System auf – oder verpassen sie den Zug und die einzelnen Verkäufer stellen die CAD-Dateien ihrer Waren in anderen „App-Stores“ ein? Beiden Varianten ist gemein, dass der Endnutzer mindestens zweimal, eigentlich dreimal zahlt. Beim Kauf der Drucker und der Materialien und dann beim Kauf der Druckvorlagen und/oder im Kauf der Scanner.

Bei Variante drei wird Variante zwei von den Urhebern selbst betrieben. Ohne Inhalteersteller wird kein Druck ermöglicht, daher haben sie eigentlich die größte Macht. D.h., sie etablieren eine Inhalte-Plattform und abhängig davon, von welchem Drucker und mit welchem Material ihre CAD-Dateien materialisiert werden, schwankt der Downloadpreis. Drucker- und Materialhersteller hätten dann den Anreiz, für möglichst viele Vorlagen (best-)geeignet zu sein, damit sie möglichst häufig genutzt und gekauft werden.

Gut möglich, dass sich noch weitere Varianten ergeben 2; wir dürfen jedenfalls gespannt sein, wie es weitergeht. Denn bislang, und das ist typisch für disruptive Vorgänge, war man daran interessiert, dass der Kuchen insgesamt größer wird, der 3D-Druck also in immer mehr Branchen vordringt. Dies weckt wiederum die Begehrlichkeit, auch ein größeres Stück vom Kuchen abzubekommen, getreu dem Motto „lieber fressen, als gefressen werden“. Noch wird der Kuchen zwar gebacken, aber irgendwann will er auch verteilt werden …

„Outgesourcte Wertschöpfung wird wieder rückverlagert und ganz anders bewerkstelligt werden.“

Und ja, noch sind wir in vielerlei Hinsicht sehr weit weg von dem, was ich oben skizziert habe, insbesondere was den 3D-Druck im Privatbereich angeht. Aus Science-Fiction kann irgendwann einmal der Status quo werden und etablierte Unternehmen möchten sich von Prosumern die Butter nicht vom Brot nehmen lassen. Ebenso ist es für die Industriebetriebe noch nicht selbstverständlich, typische Erlösmodelle aus der digitalen Welt in ihre bisherige heile Welt aus Verkauf und After-Service zu übertragen. Und auch ohne entsprechende Materialforschung wird es nicht gehen, denn jedes Druckerzeugnis verlangt nach dem besten Material und wer es besitzt, kann dessen Verwendung am profitabelsten bestimmen. Volumetric 3D-Printing ist so ein zukunftsträchtiges, aber noch nicht ausgereiftes Verfahren, das dank dreier sich überlappender Laserstrahlen einfache Bauteile sogar in Sekunden erschafft. Entwickelt wird es im US-amerikanischen Lawrence Livermore National Laboratory, einem staatlichen Institut, das direkt der US-Regierung unterstellt ist.

Auch der deutsche Staat wird den 3D-Druck auf die industriepolitische Agenda setzen müssen – einerseits aus Wettbewerbsgründen, andererseits, weil 3D-Drucker im Kern Roboter sind, und sie werden die Arbeitswelt, wie alle Roboter, dauerhaft verändern. Outgesourcte Wertschöpfung wird wieder rückverlagert und ganz anders bewerkstelligt werden. Was früher gefräst, gedreht, geschnitten und gebohrt wurde, wird dann aus Pulver und Laser hergestellt, wodurch wiederum von den Mitarbeitern ein verändertes Fähigkeitsniveau im MINT-Bereich verlangt wird. Gleichzeitig könnten die ökologischen Folgen verringert werden, schließlich reduzieren sich Material- und Transportaufwendungen. Die Im- und Exportquoten werden sich verändern, ebenso die Zölle und überhaupt wird man eine steuerpolitische Antwort auf die Arbeitskraft von Robotern finden müssen. Last, but not least, können auch im Verbraucherschutz Veränderungen nicht ausbleiben, sollte der 3D-Druck z.B. weiter in den medizinischen Bereich vordringen.