Fällt ein Personen- oder Güterzug wegen eines schadhaften Bauteils aus, kann das schnell Hunderttausende Euro kosten. Das verärgert nicht nur Bahnreisende und Frachtkunden, sondern sprengt auch einen auf die Sekunde getakteten Ablauf in einer Infrastruktur, die vor allem eines sein muss: effizient. Mobilitätsdienstleister wie der Zughersteller Alstom suchen daher nach Lösungen, um solche Unterbrechungen zu minimieren.
Ein Ansatz ist die Automatisierung der weitgehend noch manuellen Prozesse in der Logistik, der Instandhaltung und der internen Prozesse dahinter. Dafür nutzt der zweitgrößte Bahntechnik-Konzern der Welt eine Lösung des Hamburger Start-ups „3D Spark“. Deren SaaS-Software (Software as a Service) automatisiert die Identifikation des günstigsten, schnellsten, besten und nachhaltigsten Fertigungsverfahrens für jedes Bauteil.
Innovation aus dem Herzen Hamburgs
Nur einen Steinwurf von der Hamburger Speicherstadt und den Neubauten der Hafencity entfernt liegt das Zippelhaus. Ursprünglich eines der ältesten Kontorhäuser Hamburgs hat das Start-up unter dem Dach der Fab City, einem 400 Quadratmeter großen Community-Workspace der Stadt Hamburg, sein Quartier bezogen. Elf Mitarbeiter, darunter sieben Programmierer, arbeiten hier daran, Fertigungsunternehmen darin zu befähigen, für jedes Bauteil den optimalen Fertigungsprozess auszuwählen und durchzuführen.
„Die meisten Unternehmen, die sich an uns wenden, stehen vor dem gleichen Problem“, erklärt Co-Gründer Fritz Lange. „Sie erkennen den Nutzen des 3D-Drucks für bestimmte Anwendungsbereiche, stehen jedoch vor der Herausforderung, zu identifizieren, wo und wann diese Technologie bei einem jährlichen Produktionsvolumen von bis zu einer Million einzigartigen Bauteilen effektiv eingesetzt werden kann – und zudem, wann der 3D-Druck sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch sinnvoll ist. Genau diese Fragen können wir mit unserer Software beantworten.“
Pionier der additiven Fertigung
Fritz Lange und seine Mitgründer haben mit 3D Spark einen Milliardenmarkt betreten. Laut McKinsey wurden 2023 im Geschäft mit 3D-Druck rund 14 Milliarden Euro umgesetzt. Bis 2027 soll das jährliche Wachstum rund 18 Prozent betragen, prognostiziert das Hamburger Consulting-Unternehmen AMPOWER, das sich auf die Beratung für industrielle additive Fertigung spezialisiert hat.
3D-Druck oder additive Fertigung ist eine Produktionsmethode, mit der sich ein dreidimensionales Objekt aus einer digitalen Vorlage erstellen lässt. Das Objekt wird Schicht für Schicht aufgebaut und nicht etwa durch Gießen oder subtraktive Techniken wie in der klassischen maschinellen Bearbeitung. Als Material kommen meist Kunststoffe zum Einsatz, es können aber auch bestimmte Metalle, Zement, Keramik und Glas verwendet werden.
Die Technologie, die noch vor einem Jahrzehnt hauptsächlich zum Bau von Prototypen herhielt, hat das Potenzial, in alle Fertigungsprozesse vorzudringen und viele Industrien zu revolutionieren. Perspektivisch ermöglicht 3D-Druck eine hochflexible und bedarfsabhängige Fertigung von Klein- und Großteilen bis hin zu ganzen Häusern. Komplexe Strukturen, die mit traditionellen Herstellungstechniken nur äußerst mühsam oder gar nicht produzierbar sind, werden mit relativ geringem Aufwand und deutlich weniger Einzelteilen darstellbar – zudem meist mit weniger Endgewicht und höherer Stabilität. Besonders fortgeschritten sind die Anwendungen heute in Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik.
Firmen wie 3D Spark, welche die Beschaffung und Fertigung von Bauteilen automatisieren wollen, spielen in der Branche eine entscheidende Rolle. Aus diesem Grund will Lange dafür sorgen, dass sein Unternehmen die gute Ausgangsposition halten kann. Vor diesem Hintergrund haben er und seine Mitgründer Ruben Meuth und Arnd Struve im April 2023 eine erste Finanzierungsrunde über 1,2 Millionen Euro erfolgreich abgeschlossen. Eine zweite Runde ist für 2025 geplant.
Gegründet wurde 3D Spark auf dem Höhepunkt der Corona-Pandemie im September 2021. Doch gerade diese wirtschaftliche Ausnahmesituation sollte das enorme Potenzial des 3D-Drucks in zweierlei Hinsicht aufzeigen: Zu Beginn der Pandemie wurde die Technologie genutzt, um zeitnah Schläuche für Beatmungsgeräte herzustellen. Als schließlich viele Lieferketten zusammenbrachen, fertigten Unternehmen dringend benötigte Ersatzteile kurzerhand per 3D-Druck. „Die weltweite Knappheit an Ersatzteilen im Zuge der Pandemie hat bei vielen Firmen ein Umdenken ausgelöst“, sagt Çağrı Üzüm, Head of Business Development and Customer Success bei 3D Spark. „Seitdem wird die additive Fertigung für immer mehr Branchen zu einem immer wichtigeren Wachstumsthema.“
Weltmarktführer Alstom als Early Adapter von 3D Spark
Impulse, die auch der Zughersteller Alstom für sich nutzt. Bereits seit 2019 arbeitet die deutsche Tochter des französischen Bahntechnik-Konzerns mit den Gründern von 3D Spark zusammen und entwickelte mit ihnen am Hamburger Fraunhofer-Institut für Additive Produktionstechnologien (IAPT) erste Prototypen und Prozesse der heutigen Softwarelösung.
Seit der Ausgründung aus dem Hamburger Wissenschaftsbetrieb und der Implementierung der marktreifen Software von 3D Spark im Jahr 2021 hat Alstom nach eigenen Angaben mehr als 1,8 Millionen Euro an Kosten und rund 20.000 Tage an Vorlaufzeiten durch 3D-gedruckte Vorrichtungen, Ersatzteile und Endprodukte eingespart. Bis Ende 2023 verdreifachte der Konzern die Anzahl der analysierten Teile und damit die Einsparungen an Kosten auf mehr als 10 Millionen Euro. Die Vorlaufzeiten erhöhte das Unternehmen auf über 70.000 Tage.
Die neueste Entwicklung für Alstom ist das Part Request Portal, kurz PRP. „Damit können die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit wenigen Klicks ein Bauteil hochladen, die benötigte Stückzahl angeben, um sofort einen Preis für alle machbaren Optionen zu erhalten. Dadurch entsteht eine transparente Entscheidungsgrundlage im Beschaffungsprozess“, erklärt Fritz Lange das Prinzip.
Brücke zwischen OEM und Zulieferern
Parallel arbeiten die Programmierer von 3D Spark daran, die verschiedenen Lieferanten-Ansichten in der Software auf einem sogenannten Lieferanten-Panel zu einer umfassenden Gesamtansicht zusammenzuführen. „Auf diesem Panel kann ein Großkunde wie Alstom seine zertifizierten Lieferanten auflisten“, erklärt Lange. „Das von Alstom benötigte Bauteil wird dann mit allen Produktionsrealitäten der Lieferanten simuliert, sodass die Zielpreise sofort ersichtlich sind.“ Daraus entsteht eine für 3D Spark wesentliche Verbindung zwischen einem OEM (Erstausrüster) wie Alstom und seinen Lieferanten, die die Plattform nutzen können, um Angebotsanfragen und den gesamten Prozess dahinter abzuwickeln.
„Die Kombination aus Part Request Portal und Supplier-Panel setzt damit den Marktplatzgedanken um, der unserer Vision zugrunde liegt. Für Fertigungsdienstleister bietet es zudem ein Tool zur Leadgenerierung, mit dem sie zusätzlich ihren Vertriebsprozess vollständig automatisieren können“, sagt Head of Business Development Çağrı Üzüm. Automatisierung in der Schienenfahrzeugtechnik sei absolut notwendig, dürfe aber kein Selbstzweck sein. „Sie muss entlang der gesamten Wertschöpfungskette erfolgen und immer den Anforderungen unserer Kunden entsprechen.“
