Zusammenfassung

Die additive Fertigung (AM) hat heute nicht in erster Linie ein Technologieproblem. Maschinen, Werkstoffe und Prozesse arbeiten zuverlässig, wenn sie richtig beherrscht werden. Projekte geraten meist wegen der Menschen ins Stocken, weil die Mitarbeitenden AM als eine Reihe getrennter Disziplinen sehen und nicht als ein System.

In der Praxis sehe ich immer dieselben drei Fehlermuster. Der Konstrukteur zeichnet ein Bauteil mit der Logik der konventionellen Zerspanung. Der Werkstoffspezialist ignoriert, wie der schichtweise Aufbau die Bauteileigenschaften beeinflusst. Das Management entscheidet, ohne dass jemand prüfen kann, was der Lieferant tatsächlich verspricht.

Die Lösung ist keine neue Maschine und keine weitere Konferenz. Die Lösung ist ein Wissensverantwortlicher, eine Person oder ein kleines Team im Unternehmen, das den Prozess von der Konstruktion bis zur Regulierung führt und dafür verantwortlich ist.

Die Maschinen funktionieren, die Menschen sehen das Ganze nicht

In den vergangenen Jahren hat die Branche der additiven Fertigung die meisten technischen Unsicherheiten ausgeräumt, die sie früher gebremst haben. Die Maschinen sind zuverlässiger, die Werkstoffe gleichmäßiger, und die Prozesse liefern wiederholbare Ergebnisse, wenn sie richtig beherrscht werden. Trotzdem gerät die Produktion immer noch an denselben Stellen ins Stocken, und das nicht wegen der Anlagen.

Sie gerät ins Stocken, weil die Mitarbeitenden die additive Fertigung nicht als System verstehen.

Die klassische technische und ingenieurwissenschaftliche Ausbildung bringt gute Spezialisten für einzelne Disziplinen hervor. Einer ist gut in der Konstruktion, ein anderer bei Werkstoffen, ein dritter in der Qualität. Bei konventionellen Technologien funktioniert das meist, weil die Grenzen zwischen den Phasen klar und gut verstanden sind.

Die additive Fertigung ist sieben Dinge zugleich:

  • Bauteilkonstruktion,
  • Werkstoff,
  • der Bauprozess,
  • Nachbearbeitung, also alles, was nach dem Baujob mit dem Bauteil geschieht (Entfernen der Stützstrukturen, Wärmebehandlung, Zerspanung),
  • Messung,
  • Qualität,
  • Regulierung.

Wer nur einen Teil dieses Ganzen versteht, macht Fehler in den anderen. In der AM bleibt ein Fehler selten lokal. Eine Konstruktionsentscheidung verändert das Verhalten des Werkstoffs, und das Werkstoffverhalten verändert, was die Qualitätskontrolle prüfen muss.

Diese Lücke ist nicht nur mein Eindruck. Das europäische Projekt SAM (Sector Skills Strategy in Additive Manufacturing), von 2019 bis 2023 über Erasmus+ gefördert, nannte genau dies als eines der Hauptprobleme der Branche: Bestehende Studiengänge in Konstruktion und Ingenieurwesen enthalten nicht genug Wissen über additive Fertigung, und die Branche entwickelt sich schneller, als sich die Bildungssysteme anpassen können.

Drei Fehlermuster, die ich überall sehe

Diese Muster wiederholen sich, unabhängig davon, ob es sich um ein kleines Team oder eine große Industrieorganisation handelt.

Der Ingenieur konstruiert ein Bauteil, das AM nicht nutzt. Die Geometrie wird direkt aus der Logik der konventionellen Zerspanung übernommen. Die Vorteile des schichtweisen Aufbaus, etwa Topologieoptimierung oder Bauteilkonsolidierung, also das Zusammenführen mehrerer Bauteile zu einem, werden nicht genutzt. Das Ergebnis ist ein Bauteil, das sich technisch bauen lässt, die Wahl der Technologie aber nicht rechtfertigt.

Der Werkstoffspezialist sieht den Einfluss des Schichtaufbaus nicht. Ein schichtweise aufgebautes Bauteil hat nicht in jeder Richtung dieselben Eigenschaften. Das nennt man Anisotropie. Die Ausrichtung des Bauteils in der Maschine und die thermische Vorgeschichte des Prozesses verändern Festigkeit und Bruchdehnung unmittelbar. Eine Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2025 zu Forschungsergebnissen an 316L-Stahl, der durch Laserstrahlschmelzen im Pulverbett (PBF-LB) hergestellt wurde, zeigt, dass horizontal gebaute Proben meist eine höhere Festigkeit und vertikal gebaute eine höhere Bruchdehnung aufweisen. Dieser Zusammenhang wird oft ignoriert, bis er als Problem in der Qualitätskontrolle oder, schlimmer, beim Kunden auftaucht.

Das Management entscheidet ohne Prüfung. Das Management kauft die Technologie oder lehnt sie ab, ohne das Wissen, um zu prüfen, was Lieferanten tatsächlich versprechen. Eine Spezifikation auf dem Papier und das reale Verhalten des Prozesses in der Produktion sind nicht dasselbe. Ohne interne Kompetenz, die die richtige Frage zu stellen weiß, beruht die Entscheidung auf Marketing, nicht auf Daten.

Rolle Typischer Fehler Folge
Konstrukteur Geometrie aus der Zerspanung übernommen Bauteil wird gebaut, rechtfertigt AM aber nicht
Werkstoffspezialist Anisotropie und Ausrichtung ignoriert Problem wird in der Prüfung oder beim Kunden entdeckt
Management Lieferantenspezifikation nicht geprüft Entscheidung auf Basis von Marketing, nicht von Daten

Keines dieser drei Muster wird durch schlechte Anlagen verursacht. Alle drei entstehen dadurch, dass keine einzelne Disziplin für sich allein abdeckt, was AM erfordert.

Ein Fall aus der Praxis: wenn niemand den Prozess verantwortet

Eines der teuersten Beispiele, die ich gesehen habe, stammte aus der additiven Fertigung mit Metall. Das Unternehmen hatte eine Anlage für das Laser-Draht-Auftragschweißen von Metall auf einer CNC-Plattform. Die Technologie war gut. Die Integration war solide.

Das Problem war, dass es keine einzelne verantwortliche Person gab. Die Leute wechselten ständig, und mit jedem Weggang ging Wissen verloren. Das Ergebnis war schlecht, unabhängig von der Qualität der Anlage.

Aus Projekten wie diesem habe ich eine einfache Regel mitgenommen. Wenn es keine Person gibt, die den Prozess führt, wird das Projekt nicht funktionieren. Eine ernsthafte Einführung dauert etwa sechs Monate und umfasst Bauteilanalyse, Technologieauswahl, Prototypenbau, Validierung, Prozessaufbau, Schulung und Standardisierung. Sechs Monate sind zu lang, um sich auf das Wohlwollen von Menschen zu verlassen, die das zusätzlich zu ihrer regulären Arbeit tun. Den vollständigen Fall und die Reihenfolge der Schritte habe ich in Wie Sie eine Technologie für den industriellen 3D-Druck auswählen beschrieben.

Warum Begeisterung und Konferenzen nicht mehr reichen

Jahrelang setzte die Branche auf Begeisterung, Konferenzen und Versuch und Irrtum als wichtigsten Weg der Wissensweitergabe. Das reichte, solange AM vor allem ein Werkzeug für den Prototypenbau war. Damals war die Folge eines Fehlers ein misslungenes Bauteil.

Diese Phase liegt hinter uns. Wenn die additive Fertigung Teil einer Serienfertigung oder einer qualifizierten Produktion wird, steigen die Kosten des Nichtwissens. Ein Fehler bleibt nicht mehr bei einem Bauteil stehen. Er breitet sich über das Los, über die Qualität und über Kundenreklamationen aus.

Wie oft Unternehmen unvorbereitet in diese Phase eintreten und was passiert, wenn sie eine Maschine kaufen, bevor sie das Problem definiert haben, habe ich in Warum 90 Prozent der Unternehmen den 3D-Druck falsch einführen beschrieben.

Was Systemwissen in der Praxis bedeutet

Systemwissen ist keine abstrakte Anforderung. Es zeigt sich in konkreten Schritten, die sich überprüfen lassen.

Der erste Schritt ist die Dokumentation. Der Prozess muss so aufgeschrieben sein, dass ihn jemand anderes wiederholen kann, nicht nur die Person, die ihn ursprünglich eingerichtet hat.

Der zweite Schritt ist Disziplin. Die Organisation muss die Prozessqualifizierung bis zum Ende durchführen, statt den langsamen und anspruchsvollen Teil zu überspringen, weil der Prototyp gut geworden ist. Genau diese Haltung der Menschen gegenüber Verfahren, und nicht nur das Wissen über die Technologie, entscheidet darüber, ob der Einsatz von AM ernsthaft und wiederholbar wird. Darüber habe ich in Prozessqualifizierung in der Praxis geschrieben.

Der dritte Schritt ist die formale Kompetenz der Menschen. Für Metall-AM gibt es inzwischen die Normenreihe ISO/ASTM 52926 aus dem Jahr 2023. Sie definiert die Qualifizierung von Bedienern, allgemein (Teil 1) und je Verfahren, zum Beispiel für das Laserstrahlschmelzen im Pulverbett, PBF-LB (Teil 2). Das ist ein nützlicher Rahmen, aber Sie sollten seine Grenze kennen. Die Norm qualifiziert den Maschinenbediener, nicht die Person, die Konstruktion, Werkstoff, Qualität und Regulierung verbindet. Diese Rolle muss weiterhin im Unternehmen definiert werden.

Wer das Wissen verantworten sollte

In meinem Markt, in Serbien und auf dem Westbalkan, hat dieses Problem noch eine weitere Dimension. Initiativen Einzelner in kleineren Unternehmen bleiben oft ohne Unterstützung, weil sie von der Begeisterung einer Person abhängen und nicht von einem System. In großen Organisationen ist die Lage anders, aber nicht unbedingt besser. Dort braucht es eine klare Managemententscheidung, ein Budget und institutionelle Kapazität, nicht nur das Wohlwollen der Ingenieure in der Fertigung. Wie das in der Praxis aussieht, habe ich in Der tatsächliche Stand der additiven Fertigung auf dem Westbalkan, ein Blick von innen beschrieben.

Die Schlussfolgerung ist einfach, wird aber selten umgesetzt. Die additive Fertigung braucht einen Wissensverantwortlichen in der Organisation. Das ist eine Person oder ein kleines Team, das Konstruktion, Werkstoffe, Prozess, Qualität und Regulierung als Ganzes versteht. Es sind nicht fünf getrennte Zuständigkeiten, verteilt auf fünf Personen, die selten miteinander sprechen.

Vergleich einer Organisation ohne und mit Wissensverantwortlichem in der additiven Fertigung

Der Wissensverantwortliche muss nicht alles allein machen. Seine Aufgabe ist es zu wissen, wie sich eine Entscheidung in einer Phase auf die anderen auswirkt, die Prozessdokumentation zu führen und die Befugnis zu haben, eine Entscheidung zu stoppen, hinter der keine Daten stehen. Ohne diese Verantwortung wiederholt jede neue Maschine nur dasselbe Problem in neuer Verpackung.

Häufig gestellte Fragen

Ist der menschliche Faktor in der additiven Fertigung ein größeres Problem als die Technologie? In den meisten Fällen, die ich sehe, ja. Maschinen und Werkstoffe arbeiten heute zuverlässig, wenn sie richtig beherrscht werden. Fehler entstehen am häufigsten dadurch, dass niemand in der Organisation einen Blick auf AM als Ganzes hat, von der Konstruktion bis zur Regulierung.

Warum reicht die klassische Ingenieurausbildung für die additive Fertigung nicht aus? Weil sie nach einzelnen Disziplinen wie Konstruktion, Werkstoffe oder Qualität organisiert ist. AM verlangt, dass diese Disziplinen gemeinsam verstanden werden, als ein zusammenhängender Prozess, in dem ein Fehler in einer Phase alle anderen beeinflusst. Das europäische Projekt SAM hat auf dieselbe Lücke zwischen Ausbildung und Bedarf der Industrie hingewiesen.

Woran erkennt ein Unternehmen, ob es dieses Problem hat? Das häufigste Signal ist, dass AM-Entscheidungen auf Grundlage von Lieferantenspezifikationen oder der Begeisterung einer Person getroffen werden. Ein zweites Signal ist, dass nur eine Person den Prozess kennt und niemand ihn wiederholen kann, wenn sie fehlt. Ein drittes ist, dass die Prozessqualifizierung nach einem erfolgreichen Prototyp endet.

Was genau macht ein Wissensverantwortlicher in der additiven Fertigung? Der Wissensverantwortliche verbindet Konstruktion, Werkstoff, Prozess, Qualität und Regulierung zu einem Ablauf. Er führt die Prozessdokumentation, bringt die Qualifizierung zu Ende und hat das Recht, eine Entscheidung zu stoppen, die nicht auf Daten beruht. Er muss nicht alles allein machen, aber er muss verstehen, wie sich Entscheidungen von einer Phase auf die nächste übertragen.

Reicht es, Maschinenbediener zu zertifizieren? Nein. Die Normenreihe ISO/ASTM 52926 aus dem Jahr 2023 definiert die Qualifizierung von Bedienern für Metall-AM, und sie ist nützlich. Sie deckt die Arbeit an der Maschine ab, aber nicht die Rolle der Person, die Konstruktion, Werkstoffe, Qualität und Regulierung verbindet. Diese Rolle muss das Unternehmen selbst definieren.

Wie lange dauert eine ernsthafte Einführung der additiven Fertigung in einem Unternehmen? Nach meiner Erfahrung etwa sechs Monate. Dieser Zeitraum umfasst Bauteilanalyse, Technologieauswahl, Prototypenbau, Validierung, Prozessaufbau, Schulung und Standardisierung. Deshalb sollte eine Person den gesamten Prozess vom ersten Tag an führen.

Was passiert, wenn die Person, die den Prozess kennt, das Unternehmen verlässt? Wenn der Prozess nicht dokumentiert ist, geht das Wissen mit ihr, und das Unternehmen fängt praktisch von vorn an. Ich habe das bei einer Anlage für das Laser-Draht-Auftragschweißen von Metall auf einer CNC-Plattform erlebt, bei der die Anlage gut war, die Leute aber ständig wechselten und Wissen verloren ging.

Quellen