Additive Fertigungsverfahren (3-D-Druck). Innovationsanalyse

Additive Fertigungsverfahren bzw. 3-D-Drucker beflügeln seit einigen Jahren viele Fantasien über die Warenproduk­tion der Zukunft. Entsprechend vielfältig sind die Vorstellungen über Leistungsvermögen, Anwendungspotenziale und Auswirkungen der additiven Fertigung. Im TAB-Arbeitsbericht Nr. 175 werden die Entwicklungen in diesem Feld sys­tematisch und wissenschaftlich fundiert dargestellt und bewertet, um einerseits eine realistische Einschätzung der Potenziale zu liefern und Wege aufzuzeigen, wie sie gegebenenfalls besser genutzt werden können, und um andererseits einen differenzierten Blick auf mögliche gesellschaftliche und ökologische Auswirkungen dieser Technologie zu erlauben. Im vorliegenden Bericht wird ein breit angelegter Ansatz verfolgt. Es werden technologische, ökonomische und ökologische Fragestellungen behandelt und die Technologien und Verfahren hinsichtlich möglicher gesundheitlicher Auswirkungen sowie Risiken für die innere und äußere Sicherheit beleuchtet. Darüber hinaus werden auch die rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen (Schutz des geistigen Eigentums, Haftungsfragen) thematisiert. Angesichts der potenziell enormen Bedeutung der additiven Fertigung für die internationale Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft des produzierenden Gewerbes in Deutschland liegt ein besonderer Fokus des TAB-Arbeitsberichts auf den absehbaren Entwicklungen bei der industriellen Anwendung. Inhalt Zusammenfassung 9 I. Einleitung 29 II. Anwendungen, Potenziale und Visionen 35 1. Anwendungen im industriellen und gewerblichen Bereich 36 1.1 Prototypen- und Werkzeugbau 37 1.2 Maschinen- und Anlagenbau, Automatisierungstechnik 38 1.3 Luft- und Raumfahrt 39 1.4 Automobilindustrie 42 1.5 Elektronik 44 1.6 Medizin 45 1.7 Architektur und Bauindustrie 49 1.8 Kreativbranchen 50 1.9 Bekleidungs- und Sportartikelindustrie 51 1.10 Spielwarenindustrie 52 1.11 Nahrungsmittelindustrie 53 1.12 Wissenschaft und Ausbildung 54 1.13 Rüstungsindustrie und Streitkräfte 55 2. Anwendungen im privaten Bereich 56 2.1 3-D-Drucker und die Makerbewegung 57 2.2 Kosten und Leistungsvermögen aktueller 3-D-Drucker 58 2.3 Entwicklungen im Umfeld des privaten 3-D-Drucks 59 3. Fazit 62 III. Stand der Technik und der Forschung 65 1. Überblick zu Verfahren und Materialien 65 2. Kunststoffe 68 2.1 Schmelzschichtverfahren 68 2.2 Stereolithografie 70 2.3 3-D-Druckverfahren 72 2.4 Selektives Lasersintern/Laserschmelzen 73 2.5 Schichtlaminatverfahren 74 3. Metalle 74 3.1 Selektives Lasersintern/Laserschmelzen 74 3.2 Elektronenstrahlschmelzen 76 3.3 3-D-Druckverfahren 76 3.4 Schichtlaminatverfahren 77 3.5 Fluidic Force Microscopy 77 4. Keramik 77 4.1 Lithography-based Ceramic Manufacturing 78 4.2 Selektives Lasersintern 78 4.3 Solarsintern 78 4.4 Keramiken aus polymeren Vorläufersubstanzen 78 5. Baustoffe/Beton 79 5.1 D-Shape 79 5.2 Concrete Printing 80 5.3 Contour Crafting 81 6. Herausforderungen und Limitationen 82 6.1 Produktqualität 82 6.2 Anlagenperformance/Integration in Prozessketten 84 IV. Additive Fertigungsverfahren in der Industrie 87 1. Status quo und Entwicklungsperspektiven 88 1.1 Additive Fertigungsverfahren in der Industrie 88 1.2 Marktentwicklung 90 1.3 Förderaktivitäten im internationalen Vergleich 94 1.4 Betrachtung von Entwicklungsperspektiven mittels Publikations- und Patentanalysen 101 2. Entwicklungen, Potenziale und Hemmnisse fü die Diffusion in die industrielle Praxis 114 3. Gestaltungsfelder 130 3.1 Anwenderbasis verbreitern 131 3.2 Barrieren abbauen 132 3.3 Inhaltliche Schwerpunkte setzen 135 3.4 Das Verständnis von Innovation erweitern 138 3.5 Die Förderung in übergeordnete Zielsetzungen einbetten 139 4. Zusammenhang und Priorisierung von Handlungsoptionen 141 V. Wirtschaftliche, ökologische und gesellschaftliche Auswirkungen 145 1. Ökonomische und sozioökonomische Auswirkungen 146 1.1 Substitution von konventionellen Erzeugnissen und Fertigungsverfahren 146 1.2 Verlagerung der Produktion 148 1.3 Auswirkungen auf Produktionskonzepte und Logistik 149 1.4 Arbeitsplatz- und Beschäftigungseffekte 152 1.5 Qualifizierungsbedarfe und -möglichkeiten 155 1.6 Wirtschaftliche Auswirkungen des privaten 3-D-Drucks 159 2. Ökologische Wirkungen der additiven Fertigung 161 2.1 Positive ökologische Effekte 162 2.2 Negative ökologische Effekte 163 2.3 Stand der Forschung 164 3. Risiken für die Gesellschaft 168 3.1 Gesundheitliche Risiken bei der Verwendung von additiven Fertigungsanlagen bzw. 3-D-Druckern 168 3.2 Risiken der additiven Fertigung für die innere und äußere Sicherheit 173 3.3 Fehlerhafte Produkte aus additiver Fertigung 181 VI. Rechtliche Rahmenbedingungen und Herausforderungen 183 1. Schutz des geistigen Eigentums 183 1.1 Schutzfähigkeit für digitale 3-D-Modelle und Fertigungsvorlagen für die additive Fertigung 185 1.2 Schutz vor Nachahmung bestehender Produkte durch additive Fertigungsverfahren 188 1.3 Mögliche Anspruchsgegner 192 1.4 Zwischenfazit 194 2. Produktsicherheit 195 3. Haftungsrechtliche Aspekte 198 3.1 Fehlerhafte Produkte aus additiver Fertigung 199 3.2 Wer steht haftungsrechtlich in der Verantwortung? 201 3.3 Haftungsrechtliche Verantwortung von Privatpersonen 206 3.4 Zwischenfazit 209 4. Waffenherstellung mit additiven Fertigungsverfahren 210 5. Fazit 212 VII. Resümee und Handlungsfelder 215 1. Additive Fertigungsverfahren in der Industrie 215 1.1 Technologien weiterentwickeln 216 1.2 Anwenderseitige Diffusion stärken 217 1.3 Folgenforschung stärken 220 1.4 Risiken für Dual-Use-Anwendungen beobachten 222 2. Privater 3-D-Druck 222 2.1 Verbraucherschutz für Erzeugnisse aus privater Herstellung stärken 223 2.2 Gesundheitliche Risiken durch Emissionen von 3-D-Druckern evaluieren 223 2.3 Entwicklung der privaten additiven Waffenherstellung beobachten und gegebenenfalls Waffenrecht anpassen 223 Literatur 225 1. In Auftrag gegebenes Gutachten und Horizon-Scanning 225 2. Weitere Literatur 225 Anhang 237 1. Abbildungen 237 2. Tabellen 238 3. Abkürzungen 239 4. Qualitative Experteninterviews 240 5. Liste der teilnehmenden Experten am Workshop 24

13. Freiberger Polymertag - Abstractband: 25. und 26. April 2017, Freiberg

Die Herstellung hochwertiger flächenhafter Werkstoffe durch Beschichten geeigneter Substrate ist eine permanente Herausforderung für die Materialentwicklung in dieser Branche. Solche Materialien einschließlich ihrer Oberflächen werden mit immer komplexeren Funktionalitäten ausgestattet, um den spezifischen Anforderungen für Anwendungen in der Medizintechnik, bei der Fahrzeugausstattung oder als technische Textilien zu entsprechen. Dabei muss sich die Kunststoffbahnenindustrie zunehmend mit den Chancen der additiven Fertigung sowie den Anforderungen der Industrie 4.0 auseinandersetzen. Der 13. Freiberger Polymertag wird neue technische Entwicklungen bei Rohstoffen und Technologien sowie grundlagenorientierte Forschungsergebnisse zur wissenschaftlichen Diskussion stellen. Unter anderem werden Polymere und Additive für funktionale Beschichtungen, die additive Fertigung mit synthetischen und natürlichen Polymeren und dünne funktionale Schichten einschließlich nanoskaliger Strukturen, vorgestellt werden. In bewährter Weise soll unsere Fachtagung wieder ein Forum bieten, um Erfahrungen und Wissen auszutauschen, neue Lösungsansätze zu diskutieren und Kontakte zu pflegen

Evaluation der modernisierten M+E-Berufe

Die "EVA-M+E-Studie" widmet sich der Frage, wie die Veränderungen der Teilnovellierung im Jahr 2018 bei den Metall- und Elektroberufen sowie dem/der Mechatroniker/-in in der Ausbildungspraxis angekommen sind, welche Effekte sie auslösen und welche Hemmnisse bestehen. Die Studie zeigt auf, welche Qualifikationsprofile in den Unternehmen für die Umsetzung von Industrie 4.0 notwendig sind und welche Kompetenzanforderungen mit diesen verbunden sind. Über eine Auswertung des Ist-Zustands hinaus wirft die Studie auch einen Blick in die Zukunft und prüft, inwiefern weitergehender Entwicklungsbedarf für die Berufsbildgestaltung und Ausbildungspraxis besteht und welche Handlungsempfehlungen sich für die zukünftige Gestaltung der M+E-Berufsbildung ableiten lassen

Themenvielfalt der TAB-Projekte. TAB-Brief Nr. 48

Die aktuelle Ausgabe des TAB-Briefs spiegelt die Vielfalt der Themen wider, deren Untersuchung vom Bundestag an das TAB in Auftrag geben wird. Dies zeigen sowohl die im Frühjahr begonnenen neuen Projekte, die vorgestellt werden, als auch die Beiträge zu den zuletzt abgeschlossenen Berichten zu den Themen Online-Bürgerbeteiligung an der Parlamentsarbeit, Arzneimittelentwicklung für vernachlässigte armutsassoziierte Krankheiten, additive Fertigungsverfahren (3-D-Druck), Gesundheits-Apps und Social Bots. Auf der Basis von gut 40 Untersuchungsvorschlägen der Ausschüsse und Fraktionen des Deutschen Bundestages beauftragte der Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung (ABFTA) neun Projekte, die das TAB bis zum Sommer 2018 bearbeiten wird und die einmal mehr ein breites Themenspektrum abdecken. - Algorithmen in digitalen Medien und ihr Einfluss auf die Meinungsbildung - Autonome Waffensysteme - Potenziale von mobilem Internet und digitalen Technologien für die bessere Teilhabe von Menschen mit Behinderungen - Virtual und Augmented Reality – Anwendungspotenziale, Entwicklungen, Handlungsbedarf - Digitalisierung der Landwirtschaft - Mögliche gesundheitliche Auswirkungen verschiedener Frequenzbereiche elektromagnetischer Felder (HF-EMF) - Lichtverschmutzung - Nachhaltigkeitsbewertung landwirtschaftlicher Systeme – Herausforderungen und Perspektiven - Genome Editing am Mensche

Arbeitsmarkt 2030 - Digitalisierung der Arbeitswelt: Fachexpertisen zur Prognose 2016

The analyses and results included in the technical assessment complement the third main study "The German Labour Market in 2030 - Economy and Labour Market in the Digital Age - Forecast 2016" (Original title: Arbeitsmarkt 2030 - Wirtschaft und Arbeitsmarkt im digitalen Zeitalter; Prognose 2016). The authors examine the implications of digitalisation on today's work by means of different individual assessments, taking into account economic, sociological and organisational aspects. Moreover, they provide an overview of existing or planned measures to support digitalisation.Die Ergebnisse und Analysen der Fachexpertise ergänzen die dritte Hauptstudie "Arbeitsmarkt 2030 - Wirtschaft und Arbeitsmarkt im digitalen Zeitalter; Prognose 2016". In verschiedenen Einzelexpertisen untersuchen die Autoren die Einflüsse der Digitalisierung auf die Arbeitswelt unter ökonomischen, soziologischen und arbeitsorganisatorischen Aspekten. Außerdem geben sie einen Überblick über bereits angestoßene oder geplante Maßnahmen zur Förderung der Digitalisierung

Arbeitsmarkt 2030 - Digitalisierung der Arbeitswelt

The analyses and results included in the technical assessment complement the third main study "The German Labour Market in 2030 - Economy and Labour Market in the Digital Age - Forecast 2016" (Original title: Arbeitsmarkt 2030 - Wirtschaft und Arbeitsmarkt im digitalen Zeitalter; Prognose 2016). The authors examine the implications of digitalisation on today's work by means of different individual assessments, taking into account economic, sociological and organisational aspects. Moreover, they provide an overview of existing or planned measures to support digitalisation