Kann 3D-Druck wirtschaftlich werden? Eine Studie hat nachgerechnet

3D-Druck sei die nächste industrielle Revolution, hören wir allerorten. Wer einen Drucker in Aktion gesehen und gemütlich gewartet hat, kann da schon ins Zweifeln kommen. Lohnt sich der 3D-Druck wirklich in allen Branchen? Eine erste quantitative Studie hierzu haben vor einiger Zeit Alex Scott und Terry Harrison im neuen Journal 3D Printing veröffentlicht. Sie verglichen eine dreistufige Produktionskette aus Zulieferung, Fertigung und Vertrieb mit einem AM-Netz aus mehreren Standorten, an denen ein Produkt direkt im 3D-Drucker entsteht und vom Kunden in Empfang genommen wird.

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Nicht alles, was aus dem 3D-Drucker kommt, wird sich rechnen müssen: 3D-gedruckte Designmöbel wie der Aluminium Gradient Chair des Joris Laarman Lab werden immer ihre Abnehmer finden. Bild: Joris Laarman Lab

Zugrunde legten sie das derzeitige Preisgefüge im 3D-Druck, von Kunststoff- bis zu Metall-verarbeitenden Verfahren. Bei den Maschinen reichen die Anschaffungskosten von 200 Dollar für Selbstbau-Drucker, die mit Fused Deposition Modeling, also Plastikextrusion, arbeiten, bis zu 1,4 Millionen Dollar für hochwertige Laser-Sinter-Anlagen. Für die Wartungskosten können zehn Prozent der Anschaffungskosten veranschlagt werden. Während Kunststoffe für den Spritzguss schon ab 3,50 Dollar pro Kilogramm zu haben sind, kosten 3D-Druck-Filamente 54 ab 50 Euro aufwärts pro Kilogramm, mitunter gar bis zu 100 Mal so viel. Titan für den Metallguss gibt es für 16 Euro pro Kilogramm, als Pulver für das Laser-Sintern muss man hingegen das Zehnfache hinlegen.

Ab wann rechnet sich dann die additive Fertigung? Scott und Harrison ermittelten den Tipping Point mithilfe einer Regressionsanalyse, in die eine beachtliche Zahl von Parametern einging. Für die klassische Produktionskette nahmen sie dabei eine Fabrik und drei Warenlager für den Endverkauf an, für das AM-Netz neun Standorte mit 3D-Druckern. Ergebnis: Bei teuren Maschinen mit einem Anschaffungspreis von einer Million Dollar und einem Materialeinsatz von 100 Dollar pro Kilogramm ist das AM-Netz nie wettbewerbsfähig. Halbiert man beide Kostenpunkte, erreicht die 3D-Druck-Fertigung den Tipping Point bei 32.400 produzierten Einheiten. Je geringer die Nachfrage, desto größer die Wahrscheinlichkeit, dass das AM-Netz wirtschaftlicher ist. Scott und Harrison betonen, dass der Einfluss der Materialkosten größer sei als der der Maschinenkosten sei.

Die Studie: Alex Scott & Terry Harrison, “Additive Manufacturing in an End – to – End Supply Chain Setting”, 3D-Printing, Vol. 2 No. 2, 2015