3D-Druck: Die nächste Revolution?

Der 3D-Druck lässt Schicht für Schicht Objekte entstehen – und könnte eine vierte industrielle Revolution lostreten. Das junge Wirtschaftssegment bietet unter Umständen auch für Investoren interessante Dimensionen.
20.12.2013 15:32
Patrick Stettler, Leiter Public Distribution Schweiz, UBS AG

Fans der Science-Fiction-Serie Star Trek dürften den Replikator kennen. Als festes Inventar auf den Raumschiffen der Sternenflotte materialisiert dieses Gerät auf Befehl jeden beliebigen, in der Schiffsdatenbank gespeicherten Gegenstand. Allzu fern scheint dieses Zukunftsszenario dank der 3D-Drucktechnologie gar nicht mehr zu sein.

Konsumenten werden zu Produzenten

Dank der 3D-Drucktechnologie soll im Idealfall jeder bei Bedarf annähernd jedes Objekt in benötigter Grösse und im richtigen Mass einfach ausdrucken können. Der Nachdruck eines fehlenden Knopfs am Radio oder einer zerbrochenen Schachfigur stellen technisch betrachtet bereits heute überhaupt kein Problem mehr dar. Darüber hinaus besitzt die neue Technologie das Potenzial, das bestehende Warenwirtschaftssystem durch eine dezentrale Produktionsweise weitreichend zu verändern. Denn, so die Überlegung, neue Ware muss künftig nicht unbedingt an Kunden verschickt werden, sondern nur die digitalisierten Druckdaten der Waren.

Besitzt der Kunde einen 3D-Drucker, kann die „Produktion“ praktisch gleich im eigenen Wohnzimmer beginnen. Neben relativ einfachen Ersatzteilen und Stücken für Haushalt, Beruf und Hobby wurden im High-End-Bereich schon erstaunliche Dinge mit 3D-Druckern realisiert. Vorreiter sind die Entwicklungsabteilungen der Auto- und Flugzeugindustrie. Die Entwickler können ihre Ideen schnell realisieren und die erdachten Prototypen direkt im Einsatz testen. BMW beispielsweise spart nach Angaben des 3D-Druckanbieters Stratasys mit dem 3D-Druck gegenüber der klassischen Erstellung von Prototypen 58 Prozent an Kosten und sogar 92 Prozent an Zeit ein (Quelle: UBS CIO WM Research, Stand: 25.06.2013).

Weites Betätigungsfeld

Kein Wunder, dass bei dieser Effizienzsteigerung auch andere Industrien die Möglichkeiten zunehmend für sich entdecken. So wurden unter anderem passgenaue Schuhe, funktionsfähige Batterien sowie fahrtüchtige Autokarosserien am PC entworfen und per 3D-Druck materialisiert.

Mit Hilfe von Scannern können zudem formreiche Objekte reproduziert werden. Das ist auch in der Medizin hilfreich. So gehören Prothesen und Implantate schon zum gängigen 3D-Druck-Repertoire. Die Hoffnungen gehen sogar so weit, in Zukunft Organe nachbilden zu können. Wissenschaftler der Heriot-Watt University im schottischen Edinburgh haben zum Beispiel einen Weg gefunden, human-embryonale Stammzellen per 3D-Druck mit einer Biotinte herzustellen. Mit dieser Technik könnte der Traum von Ersatzorganen aus eigenem Stammzellmaterial Wirklichkeit werden.

Natürlich ist das Zukunftsmusik. Der 3D-Druck steht noch am Anfang und kann erst bei vergleichsweise wenigen Materialien eingesetzt werden. Dabei benötigt beinahe jedes Material sein eigenes Druckverfahren. Die entstehenden Werkstücke werden in der Regel mit Hilfe physikalischer bzw. chemischer Härtungs- und Schmelzprozesse aufgebaut. Metalle können beispielsweise in Pulverform durch das selektive Laserschmelzen und das Elektronenstrahlschmelzen miteinander verbacken werden. Die Stereolithographie hingegen kann Strukturen aus flüssigen Kunstharzen durch schichtweises Auftragen und Aushärten bilden.

US-Präsident als mächtiger Fürsprecher

Selbst der US-Präsident setzt offenbar grosse Stücke auf die 3D-Drucktechnik. In einer Rede im Februar 2013 meinte Barack Obama: „Der 3D-Druck hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir fast alles machen, zu revolutionieren.“ Mancher Beobachter traut dem 3D-Druck sogar grossflächige Umwälzungen zu. Demnach könnte die Überwindung der Grenzen zwischen digitaler und realer Welt eine vierte industrielle Revolution in Gang setzen. Die erste industrielle Revolution ging auf Rechnung von Errungenschaften wie Webstuhl und Dampfmaschine, die eine Mechanisierung von Produktionsprozessen auslöste. Die Nutzung von Elektrizität führte zur Erfindung des Fliessbands und erlaubte eine industrielle Arbeitsteilung. Das IT-Zeitalter schliesslich ermöglicht seit den 1970er Jahren eine verstärkte Automatisierung der Produktion.

Nötige Anpassungen in vielen Bereichen

Die neue Technologie wirft auch neue juristische Fragen auf. Da sind zum einen die Copyright-Rechte zu nennen. Denn künftig dürfte es einfacher sein, 3D-Softwaremodelle schneller aus dem Internet herunterzuladen, als diese selber zu entwickeln. Auf diese Weise können Güter aus dem Handel reproduziert werden. Dass es wohl zu einer Anpassung der Gesetze kommen muss, zeigt ein Beispiel aus den USA: Hier löste der Selbstbau eines Sturmgewehrs, bei dem durch den Einsatz eines 3D-Druckers die dort geltenden Waffengesetze umgangen werden konnten, eine heisse Debatte aus.

Somit zeichnet sich ab, dass die neue Technologie auf verschiedenen Ebenen ein Umdenken erfordert: Industrien müssen ihre Produktions- und Absatzwege überprüfen, Gesetze müssen umgeschrieben werden und die Grenzen ethisch akzeptablen Druckverhaltens klar abgesteckt werden. Trotz aller Widerstände hat die Vergangenheit vor allem eines gezeigt: Innovation lässt sich nicht aufhalten. Und: Je grösser eine Innovation, desto grösser die daraus erwachsenden, nötigen Anpassungen der gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und politischen Strukturen.

Individualisierte Massenproduktion?

Die Vorteile des 3D-Drucks gegenüber gängigen Verfahren liegen auf der Hand: Neben den individuellen, passgenauen Designmöglichkeiten können Objekte per 3D-Druck auch kurzfristig und bedarfsgerecht hergestellt werden. Obwohl die junge 3D-Druckbranche überschaubar ist, befindet sie sich gleichwohl in Bewegung. Jüngst übernahm Stratasys den Wettbewerber MakerBot. Mit diesem Schritt eröffnet sich Stratasys als Anbieter von Industrie-3D-Druckern den Vertriebskanal in den Massenmarkt. Kann das als Signal gewertet werden, dass die 3D-Druckbranche nun reif ist für die nächste Entwicklungsstufe, um Endkunden im grossen Stil anzugehen?

UBS CIO WM Research dämpft in einer am 25. Juni 2013 vorgelegten Studie zur 3D-Druckbranche allzu grosse Erwartungen. Nach Ansicht der UBS-Experten müsste die Druckqualität der 3D-Drucker im unteren Preissegment für einen erfolgreichen Einstieg in den Massenmarkt erst deutlich steigen. Im Hochpreissegment ist die Qualität dagegen gegeben, so dass sich 3D-Drucker vermehrt in Entwicklerlabors zur Erstellung von Prototypen durchsetzen. Zudem sehen die UBS-Analysten die Stärken des 3D-Drucks in Industriezweigen mit individualisierten Kleinserien. Es dürfte aber nicht zu einer schnellen Ablösung des gängigen industriellen Produktionsmodells kommen, sondern vielmehr zu einer Koexistenz.

Börsennotierte Pioniere der 3D-Druckbranche

Die 3D-Druckbranche befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Aktien von Unternehmen, die den 3D-Druck durch entsprechende Software und Drucker ermöglichen, dürften daher starken Kursschwankungen unterliegen. Wer der Branche dennoch eine vielversprechende Zukunft zutraut und eine Investition erwägt, kann sich die UBS Open End PERLES (Symbol PRT3D) auf den 3D Printing TR Index (EUR) genauer anschauen. Seit Emission im April dieses Jahres ist das Papier bereits von 100,00 auf mehr als 146,40 Euro geklettert. (Quelle: Bloomberg, Stand: 10.07.2013)*

Das Barometer zielt nach Angaben des Indexanbieters Structured Solutions AG auf die Pioniere der 3D-Druckbewegung ab. Jedes Indexmitglied sollte demnach bereits einen signifikanten Geschäftsanteil im 3D-Druckbereich aufweisen oder gerade dabei sein, einen eigenen 3D-Druckbereich aufzubauen, der das Potenzial haben sollte, künftig einen signifikanten Anteil am Unternehmensumsatz einzunehmen. Neben Stratasys sind derzeit Autodesk, 3D Systems, Proto Labs und ExOne aus den USA sowie Arcam aus Schweden und Cimatron aus Israel im Index zu finden. (Quelle: Structured Solutions, Stand: 10.07.2013)
 

Solactive 3D Printing Index (EUR) seit Auflage im März 2013*

*Bitte beachten Sie, dass vergangene Wertentwicklungen keine Indikation für künftige Wertentwicklungen darstellen. (Quelle: Structured Solutions, Stand: 10.07.2013)