3D-Druck im Einzelhandel

3D-Druck oder additive Fertigung ist ein Produktionsverfahren, bei dem ein dreidimensionales Objekt aus einer CAD-Datei (Computer Aided Design) erstellt wird. Der Begriff umfasst mehrere verschiedene Verfahren, bei denen ein oder mehrere Materialien - in der Regel Kunststoff, Metall, Wachs oder Verbundwerkstoffe - Schicht für Schicht aufgetragen werden, um eine Form zu erzeugen.

Der gesamte Prozess ist computergesteuert und macht den 3D-Druck zu einer kostengünstigen, effizienten und präzisen Methode zur Herstellung von Objekten mit nahezu beliebiger Geometrie und Komplexität. Heute wird der 3D-Druck in allen Branchen zur Herstellung von Prototypen, Werkzeugen und Vorrichtungen, Komponenten und Endverbrauchsteilen eingesetzt.

3D-Drucker gibt es in verschiedenen Größen, von klein genug, um auf einen Tisch zu passen, bis hin zu großformatigen Industriemaschinen.

Mit großen Druckern können größere Objekte hergestellt werden, aber die Geräte benötigen mehr Platz und kosten deutlich mehr als Tischdrucker. Die Herstellung eines erfolgreichen Drucks ist bei einem Großformatdrucker aufgrund der Menge des Materials und der Druckzeit ebenfalls komplexer.

Der 3D-Druck im Einzelhandel bringt viele Vorteile mit sich, darunter:

Beschleunigung des Produktdesignprozesses

Größere Flexibilität beim Design

Kürzere Produktions- und Lieferzeiten

Minimierung der Verschwendung von Rohstoffen und Beständen

Rationalisierung des Lieferkettenmanagements

Massenanpassung in großem Maßstab

Vereinfachung der Beschaffung von schwer zu findenden oder nicht zu beschaffenden Ersatzteilen

Der Einzelhandel gehört zu den am schnellsten wachsenden Anwendern des 3D-Drucks. Dies ist angesichts der vielen Branchen des Einzelhandels und der steigenden Zahl von Anwendungsfällen für diese Technologie nicht überraschend.

Der 3D-Druck im Einzelhandel bietet ein neues Maß an Gestaltungsfreiheit. Mit der Technologie lassen sich hochkomplexe, einzigartige Formen herstellen, die auf andere Weise nur schwer oder gar nicht zu realisieren wären. Dies ist ein entscheidender Vorteil in Märkten, in denen visuelle Attraktivität, Stil und Einzigartigkeit die Kaufentscheidungen der Kunden stark beeinflussen.

Einer der Hauptvorteile des 3D-Drucks im Einzelhandel ist die Möglichkeit, kostengünstig und effizient individuelle Massenanfertigungen anzubieten.

Der moderne Verbraucher sucht ein Produkt, das individuell auf seinen Geschmack und seine Bedürfnisse zugeschnitten ist und ihm ein bedeutungsvolles und einprägsames Erlebnis bietet. Außerdem legen sie Wert auf Bequemlichkeit, persönliche Interaktion und Nachhaltigkeit und wünschen sich mehr Kontrolle über den gesamten Prozess.

Als Reaktion darauf müssen Marken sich selbst und ihre Produkte ständig weiterentwickeln und neu erfinden, um immer anspruchsvollere Kunden anzuziehen und zu halten. Dieser Bedarf deckt sich perfekt mit der zunehmenden Reife und den Möglichkeiten der 3D-Drucktechnologie, der Materialien und Techniken.

Einige der bekanntesten Marken der Welt wie Adidas, BMW MINI, Chanel, IKEA, Paperchase und Whirlpool nutzen bereits den 3D-Druck.  Ebenso wie zahlreiche Start-ups und Marktveränderer.  

Dennoch ist der Einsatz des 3D-Drucks im Einzelhandel noch weit vom Mainstream entfernt. Gegenwärtig wird er eher für die Herstellung von Nischen-, Neuheits- und Luxusartikeln als für Massenkonsumgüter eingesetzt. Dies beginnt sich zu ändern, da der 3D-Druck preislich mit den traditionellen Herstellungsverfahren konkurrenzfähig wird. Außerdem verbessern sich die Qualität und die Detailgenauigkeit der Drucke, die so genannte Auflösung, weiter, und Marken und Verbraucher werden mit dem 3D-Druck im Einzelhandel immer vertrauter.

 

Was passiert, wenn man 17 Jahre an Sportlerdaten, mehr als 5 Millionen Gittervarianten und einen der weltweit größten Sportbekleidungs- und Schuhhersteller kombiniert? Das Ergebnis ist eine 3D-Druck-Innovation, die Läufer voranbringen soll.

Im Jahr 2017 brachte Adidas "den weltweit ersten Hochleistungsschuh" mit einer 3D-gedruckten Gitter-Zwischensohle heraus. Die einzigartige Gitterstruktur bietet eine verbesserte Stoßdämpfung, Stabilität und Atmungsaktivität des Materials.

Dank des 3D-Drucks dauert die Herstellung einer individuellen Zwischensohle nur noch 20 Minuten statt 90 Minuten.

Der Sportgigant hat das Konzept im Jahr 2020 mit der Veröffentlichung seines Futurecraft STRUNG noch einen Schritt weiter entwickelt. Der Schuh verfügt über eine 3D-gedruckte Zwischensohle, die Leistungsdaten und Robotik kombiniert, um Schuhe zu fertigen, die genau den Konturen des Fußes des Trägers entsprechen. 

Vor kurzem hat Adidas seine neueste Generation der 3D-gedruckten Zwischensohle namens 4DFWD vorgestellt. Der bisher fortschrittlichste Schuh bietet alle Vorteile früherer Versionen mit einer neuen und verbesserten Gitter-Zwischensohle, die fein abgestimmt werden kann, um eine sockenähnliche Passform zu bieten und gleichzeitig den Fuß frei atmen zu lassen. 

Das einzigartige bowtie-förmige Zelldesign von 4DFWD wurde aus mehr als 5 Millionen möglichen Gitterstrukturen ausgewählt und speziell so angeordnet, dass es sich beim vertikalen Aufprall nach vorne komprimiert. Als Ergebnis erzeugt das Design bis zu dreimal mehr Vorwärtsbewegung als frühere Generationen von 3D-gedruckten Zwischensohlen.

Laut Adidas bietet die 3D-Drucktechnologie die Möglichkeit, auf eine Art und Weise zu entwerfen, die bei herkömmlichen Schaumstoff-Zwischensohlen einfach nicht möglich ist.

ON-DEMAND-FERTIGUNG

Es kommt häufig vor, dass Kunden etwas kaufen wollen und es nicht auf Lager ist oder nicht in der richtigen Größe, Farbe oder dem richtigen Stil verfügbar ist. Zusätzliche Frustration entsteht, wenn man es bestellt und Wochen oder sogar Monate auf die Lieferung warten muss. Das führt zweifellos dazu, dass sich die Verbraucher mit etwas zufrieden geben, das gut genug, aber nicht perfekt ist.

On-Demand-Fertigung mit 3D-Druck bedeutet, dass die Artikel über eine App angesehen, geändert und ausgewählt werden können und dann direkt abgeholt oder geliefert werden. Der gesamte Prozess ist innerhalb weniger Tage, manchmal sogar Stunden, abgeschlossen.

Die Möglichkeiten sind endlos. Es gibt bereits Beispiele für Sportgeräte, Schönheitsprodukte, Souvenirs, Schreibwaren, Kinderspielzeug und Tortendekorationen.   

Aber nicht nur die Kunden profitieren davon. Der 3D-Druck im Einzelhandel ermöglicht es Unternehmen, effizienter und rentabler zu arbeiten und die Produktion zu zentralisieren. Er hilft auch dabei, eine der schwierigsten Aufgaben des Einzelhandels zu bewältigen - die Vorhersage der Nachfrage.

Lange Vorlaufzeiten (die Zeitspanne zwischen Bestellung und Lieferung) bedeuten, dass Einzelhändler genau vorhersagen müssen, was die Kunden Monate im Voraus wünschen und benötigen. Bestellt man zu wenig, wandern die Kunden wegen der daraus resultierenden Lieferengpässe ab. Wird zu viel bestellt, muss der unverkaufte Bestand gelagert, mit einem Preisnachlass verkauft oder entsorgt werden. All das kostet Geld.

Vergleichen Sie das mit dem 3D-Druck, bei dem die Produkte nach Bedarf und nur in der benötigten Menge hergestellt werden. Es gibt keine Mindestbestellmengen und kein Geld, das in unverkauften Beständen gebunden ist, es gibt keine Lager oder zeitaufwändige Inventuren, und die Herstellung kann viel näher am Ort der Nachfrage erfolgen, sogar in den Geschäften.

MASSENANPASSUNG

Einer der aufregendsten Vorteile des 3D-Drucks im Einzelhandel besteht darin, dass die Kosten für die Herstellung eines Artikels genauso hoch sind wie für die Herstellung tausender Artikel, unabhängig davon, wie komplex sie sind. Dies ermöglicht es den Verbrauchern, ein Produkt wirklich zu ihrem eigenen zu machen, und verlagert den Schwerpunkt von der Gestaltung durch den Verkäufer auf die Gestaltung durch den Benutzer.

Die leichte Zugänglichkeit des 3D-Drucks mit hochauflösenden digitalen Scantechnologien bringt die Personalisierung auf ein noch höheres Niveau. Produkte wie Kopfhörer, Schmuck und Schuheinlagen können nun perfekt an die einzigartige Anatomie des Benutzers angepasst werden, ohne dass manuelle Messungen und die Herstellung von Formen erforderlich sind. Dies erhöht die Genauigkeit, Effizienz und Erschwinglichkeit des Prozesses erheblich.

PRODUKTENTWICKLUNG

3D-Druck im Einzelhandel bedeutet, dass Produkte schneller und kostengünstiger auf den Markt gebracht werden können, und das bei wesentlich geringerem Risiko. Die Möglichkeit, eine kleine Anzahl von Produkten zu produzieren, bietet die Flexibilität, Innovationen zu testen, ohne in groß angelegte Fertigungsprozesse, Werkzeuge und Lieferketten zu investieren.

Das Feedback des Marktes kann schnell gesammelt und in die nächste, möglicherweise größere Charge von Produkten integriert werden. Dies trägt dazu bei, dass sich die Verbraucher stärker in den Prozess eingebunden fühlen, und liefert dem Einzelhändler wertvolle Erkenntnisse.

Auch das Prototyping ist ein wichtiger Bestandteil des Designprozesses. Prototypen sind Konzeptmodelle im Frühstadium, die zeigen, wie ein Produkt wirklich aussieht, sich anfühlt und funktioniert. Sie werden häufig von Einzelhändlern auf Messen oder in Geschäften verwendet.

Der 3D-Druck wird im Einzelhandel häufig für das Rapid Prototyping eingesetzt. Dabei wird die Geschwindigkeit und Effizienz der Technologie genutzt, um Design-Iterationen in einem Bruchteil der Zeit im Vergleich zu herkömmlichen, eher manuellen Verfahren zu erstellen. Auf diese Weise können mehr Tests in der gleichen oder einer kürzeren Zeitspanne durchgeführt werden, was dazu beiträgt, potenzielle Probleme oder Verbesserungen früher zu erkennen.

ERSATZ- UND AUSTAUSCHTEILE

Die Sicherstellung der Verfügbarkeit von Ersatzteilen für eine nahezu unendliche Anzahl von Produkten ist eine Herausforderung für Einzelhändler. Das richtige Teil am richtigen Ort mit minimaler Verzögerung bereitzustellen, führt dazu, dass Einzelhändler große Mengen auf Lager halten oder warten, bis die Nachfrage groß genug ist, um die Herstellung einer kleinen Charge zu rechtfertigen. Beides ist kostspielig und kann für Kunden, die auf eine Reparatur warten, eine lange Verzögerung bedeuten.

Die Kosten für den Einbau eines Ersatzteils sind oft höher als für einen vollständigen Austausch. Es kann unmöglich sein, ein Teil für ein Produkt zu beschaffen, das nicht mehr hergestellt wird. Mit dem 3D-Druck im Einzelhandel können Ersatzteile schnell und kostengünstig hergestellt werden, wann und wo sie benötigt werden. Dies trägt dazu bei, die Lagerbestände zu optimieren, macht die Unterhaltung von Lagereinrichtungen überflüssig und verhindert, dass eine große Anzahl reparierbarer Produkte unnötigerweise auf der Mülldeponie landet.

VERPACKUNGEN UND DISPLAYS

Der 3D-Druck wird im Einzelhandel auch zur Herstellung auffälliger und einzigartiger Schaufensterauslagen und Verpackungen eingesetzt.

L'Oréal zum Beispiel ist eine von mehreren Kosmetikmarken, die 3D-Druck zur Herstellung von Verpackungen einsetzen, die Technologie mit Handwerkskunst verbinden. Bei der limitierten Haute Couture-Edition des Parfums Flowerbomb ist der Glasflakon in einen zarten Käfig aus Brombeeren und den Blumen, die den Duft widerspiegeln, gehüllt.

Jedes Element des komplexen Bouquets wird in 3D gedruckt und dann von Hand poliert und zusammengesetzt, bevor es in ein Bad aus roségoldener Metallic-Tinte getaucht wird.

Laut L'Oréal "verschiebt der 3D-Druck die Grenzen der Handwerkskunst, um hochpräzise Teile von solcher Feinheit und Komplexität zu schaffen, dass sie von Menschenhand nur schwer hergestellt werden können."

DRUCKPRODUKTE FÜR ZU HAUSE

3D-Drucker sind erschwinglicher und zuverlässiger denn je und werden heute routinemäßig für private, berufliche und schulische Zwecke eingesetzt. Obwohl sie nicht so leistungsfähig und vielseitig sind wie Industriedrucker, bieten Geräte für Privatanwender ein neues Maß an Komfort.

Eine schnell wachsende Liste digitaler Designdateien kann jetzt zu Hause gekauft und gedruckt werden. Der Preis einer Datei ist oft niedriger als der eines fertigen Produkts und kann leicht an den Endverbraucher angepasst werden. Das Verfahren ist auch umweltfreundlicher, da kein Transport erforderlich ist.

Obwohl viele das Drucken zu Hause als große Chance sehen, gibt es Bedenken wegen des erhöhten Risikos von Fälschungen und der Auswirkungen auf das geistige Eigentum einer Marke.

Die Mode ist eine der meistdiskutierten Anwendungen für den 3D-Druck im Einzelhandel. Designer haben jahrelang mit der Technologie experimentiert, um einzigartige und innovative Kleidungsstücke, Schuhe, Schmuck und Accessoires zu entwerfen. Ihre komplexen Kreationen zieren rote Teppiche und Modenschau-Laufstege, aber noch nicht die Straßen.

Die Attraktivität von 3D-gedruckter Mode ist dreifach: Sie bietet die Möglichkeit, ein Kleidungsstück perfekt auf den jeweiligen Träger zuzuschneiden, jedes Design einzigartig zu machen und frei zu gestalten, ohne die Zwänge der traditionellen Bekleidungsherstellung.

Allerdings ist es mit am schwierigsten, Kleidung in 3D zu drucken, denn sie muss flexibel sein und sich in der richtigen Weise bewegen. Einfacher ist der 3D-Druck von Gegenständen, die nicht so flexibel sein müssen, wie Handtaschen, Schmuck und Brillen.

Beim 3D-Druck von Kleidung aus starren Kunststoffen verwenden die meisten Designer gitterartige Strukturen, die einzeln gedruckt und zusammengesetzt werden. Aufgrund des hohen Zeitaufwands und der Komplexität ist 3D-gedruckte Mode fest im Premiumsegment des Bekleidungsmarktes angesiedelt.

3D-gedruckte Mode wird sich erst dann auf dem Massenmarkt durchsetzen, wenn die Produktionsmengen deutlich steigen, die Kosten sinken und die Verbraucher mit dem Konzept vertraut werden.   

Der 3D-Druck im Einzelhandel ist ein Wendepunkt mit nahezu unbegrenzten Wachstumsmöglichkeiten. Doch die Technologie hat auch ihre Grenzen. Dies gilt vor allem, wenn es darum geht, das Versprechen der individuellen Massenfertigung zu erfüllen.

PRODUKTION IN GROSSEM MASSSTAB

In vielen Fällen kann der 3D-Druck im Einzelhandel einen einzelnen Artikel oder eine kleine Serie von Artikeln schneller und effizienter herstellen als herkömmliche Fertigungsmethoden. Bei größeren Mengen hat die Technologie jedoch noch Probleme.

Je nach Größe der Maschine und des Objekts kann jede Maschine nur eine bestimmte Anzahl von Objekten gleichzeitig drucken, so dass sie für viele Produkte, die von einer Massenanpassung profitieren könnten, nicht die schnellste oder kostengünstigste Technik ist.

UNEINHEITLICHE QUALITÄT

3D-Drucker können noch nicht jedes Mal perfekte Ergebnisse drucken. Die Fehlerquote hängt von der Maschine, dem verwendeten Material und dem gedruckten Objekt ab. Auch das Entfernen von Oberflächenunregelmäßigkeiten oder -strukturen kann zusätzliche manuelle Bearbeitungsschritte erfordern, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Faktoren wie die Fehlerquote und die Nachbearbeitung werden sich wahrscheinlich verringern, wenn sich die Technologie verbessert und die Menschen mit dem 3D-Druck vertrauter werden.

Bei Objekten, die auf einem gescannten Modell basieren, hängt die Qualität des fertigen Drucks auch davon ab, wie hoch entwickelt die Scanausrüstung ist. Qualitativ hochwertigere Drucke erfordern möglicherweise die Investition in einen teureren Scanner und 3D-Drucker.

EINGESCHRÄNKTE MATERIALAUSWAHL

In den meisten Fällen ist der 3D-Druck im Einzelhandel auf Objekte aus Kunststoff und Harz beschränkt. Metalle, hochwertige Verbundwerkstoffe und andere langlebige Materialien sind nach wie vor den industriellen Produktionsverfahren vorbehalten.

MANGELNDE VERTRAUTHEIT

Auch wenn die Verbreitung des 3D-Drucks im Einzelhandel zunimmt, ist er noch kein fester Bestandteil des Alltags - jedenfalls nicht bei der Herstellung von Prototypen und Luxusprodukten in limitierter Auflage. Diese Zeit könnte kommen, möglicherweise früher als erwartet, aber im Moment ist die Technologie gegenüber konventionellen Produktionsmethoden noch zweitrangig.

Elektronikschrott ist der am schnellsten wachsende Abfallstrom der Welt. Im Jahr 2021 wurden mehr als 50 Millionen Tonnen Elektroschrott erzeugt. Haushaltsgeräte wie Kühlschränke, Gefriergeräte und Waschmaschinen machen etwa die Hälfte des gesamten Elektroschrotts aus.  

Viele dieser Geräte hätten repariert werden können, anstatt sie zu ersetzen und zu entsorgen. Das Problem ist oft nur so klein wie ein kaputter Schalter, Knopf oder ein ähnliches Bauteil. Es ist jedoch nicht immer einfach, erschwinglich oder bequem, diese Ersatzteile zu beschaffen und einzubauen.

Die zunehmende Betonung der Verringerung des weltweiten CO2-Fußabdrucks hat zu einer weltweiten "Right to Repair"-Bewegung geführt. Einige Länder haben bereits entsprechende Gesetze verabschiedet, und viele weitere werden voraussichtlich in Kürze folgen. Whirlpool gehört zu einer wachsenden Zahl von Unternehmen, die eine solche Initiative ins Leben gerufen haben.

Whirlpool ist einer der weltweit führenden Hersteller von Haushaltsgeräten. Das Unternehmen hat fast 20 Marken in seinem Portfolio und mehr als 50 Produktions- und Technologieforschungszentren rund um den Globus.

Das Unternehmen hat sich mit dem in Singapur ansässigen Start-up-Unternehmen Spare Parts 3D zusammengetan, um durch die Herstellung von Ersatzteilen auf Abruf der Veralterung entgegenzuwirken.

Ein erstes Pilotprojekt mit 150 Teilen führte zu einer Überprüfung des gesamten Ersatzteilkatalogs von Whirlpool mit rund 11.000 Artikeln. Jedes Teil wurde einzeln bewertet, um festzustellen, welche Teile sich am besten für den 3D-Druck eignen und rentabel sind. Die Bewertung ergab, dass der 3D-Druck eine wirtschaftlichere Herstellungsmethode für 7 % der Komponenten sein könnte.

Das erste 3D-gedruckte Teil, ein Druckknopf aus Nylon, der mit der Multi Jet Fusion (MJF)-Technologie gedruckt wurde, ebnet den Weg für eine neue Art des Ersatzteilmanagements.

Einem Sprecher von Whirlpool zufolge kann sich der 3D-Druck im Einzelhandel direkt auf die Kundenbetreuung von Whirlpool auswirken, indem er dazu beiträgt, Probleme mit Veralterung und Engpässen zu lösen.

Zwar ist die Anzahl der 3D-gedruckten Teile derzeit noch begrenzt, aber die Partner gehen davon aus, dass sie ihre Zusammenarbeit vertiefen und die Produktion in den kommenden Monaten steigern werden.