Warum die additive Fertigung einen neuen Typ von Ingenieur braucht
Während die Maschinen die industrielle Reife erreicht haben, bremst eine kritische „Kompetenzlücke“ die Produktionslinien aus – und klassische Ingenieursstudiengänge liefern nicht die nötige Abhilfe.
Die Branche der additiven Fertigung (AM) hat das letzte Jahrzehnt mit der Debatte verbracht, ob die Technologie überhaupt funktioniert. Diese Diskussion ist weitgehend beigelegt. Metall-Pulverbett-Systeme fertigen flugkritische Komponenten für die Luft- und Raumfahrt. Medizintechnik-Hersteller qualifizieren patientenspezifische Implantate. Rüstungsunternehmen drucken Ersatzteile auf Abruf. Die Maschinen funktionieren. Die Materialien funktionieren. Die Prozesse funktionieren, sofern sie ordnungsgemäß gesteuert werden.
Was nicht mit diesem Tempo Schritt hält, ist die Belegschaft.
Warum traditionelle Ingenieursabschlüsse für AM nicht ausreichen
Dies ist keine neue Erkenntnis, aber die Branche hat sie bisher nur zögerlich systematisch angegangen. Die Herausforderung ist struktureller Natur: Additive Fertigung (AM) liegt an der Schnittstelle von Design, Materialwissenschaft, Prozesstechnik, Qualitätsmanagement und Regulatory Compliance. Sie lässt sich nicht sauber einer einzelnen Ingenieursdisziplin zuordnen. Das bedeutet, dass Fachkräfte, die in der konventionellen Fertigung hochkompetent sind, oft erhebliche „blinde Flecken“ haben, wenn sie zum ersten Mal mit additiven Verfahren in Berührung kommen.
Ingenieure, die in subtraktiven Verfahren geschult wurden, verstehen möglicherweise die Prinzipien des Design for Additive Manufacturing (DfAM) nicht: die Freiheit, interne Gitterstrukturen (Lattices), konturnahe Kühlkanäle oder topologieoptimierte Geometrien zu erstellen, die mechanisch unmöglich zu fertigen wären. Materialspezialisten verstehen vielleicht die Pulvermetallurgie, haben aber keine Erfahrung damit, wie die schichtweise Erstarrung die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften beeinflusst. Führungskräfte, die AM-Investitionen bewerten, treffen häufig Multimillionen-Dollar-Entscheidungen, ohne über das Fachvokabular zu verfügen, um Herstelleraussagen zu prüfen oder Qualifizierungszeitpläne zu verstehen.
Lange Zeit hat informelles Lernen die Branche weiter gebracht, als es wahrscheinlich hätte tun sollen. Konferenzen, Application Notes sowie Trial-and-Error in der Werkstatt waren die primären Vehikel für den Wissenstransfer in der AM und haben einige beeindruckende Ergebnisse hervorgebracht. Doch sobald die additive Fertigung tiefer in regulierte Sektoren vordringt, stößt dieser Ansatz an eine harte Grenze.
Die Einführung in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik basiert nicht auf Enthusiasmus. Sie basiert auf dokumentierten Qualifizierungswegen, Daten zur Wiederholbarkeit, Protokollen für zerstörungsfreie Prüfungen und der Abstimmung mit Normen-Frameworks, die von den Regulierungsbehörden tatsächlich anerkannt werden. Die Flugzulassung eines Bauteils oder die Markteinführung eines Medizinprodukts erfordert die Beherrschung des Normen-Ökosystems, das regelt, wie AM-Teile konstruiert, produziert, getestet und zugelassen werden.
Hier wird die Lücke in der Belegschaft richtig teuer. Unternehmen, die die Lernkurve bei der AM-Implementierung unterschätzen, machen kostspielige Fehler bei der Qualifizierung, scheitern an Audits oder brechen vielversprechende Programme ab, weil die interne Expertise zur Umsetzung fehlte. Strukturierte Weiterbildung beschleunigt den Kompetenzaufbau in einer Weise, die durch reines Ausprobieren im großen Maßstab nicht replizierbar ist.
Weltweit wird dies zunehmend als strategisches Thema und nicht nur als lästiges Trainingsthema erkannt. America Makes hat die Personalentwicklung direkt mit den Qualifizierungswegen für Lieferketten in der Luftfahrt und Verteidigung verknüpft. Europäische Gremien wie Fraunhofer und CECIMO haben AM-Schulungen in umfassendere industrielle Modernisierungsstrategien eingebettet. Singapur und China haben nationale Zertifizierungsinfrastrukturen aufgebaut. Das Muster ist überall konsistent: Technische Kapazität ohne personelle Einsatzbereitschaft ist ein Flaschenhals — und dieser Flaschenhals verschärft sich mit der Zeit.
Zertifikatsprogramme, die speziell auf AM zugeschnitten sind, adressieren dies, indem sie die Technologie als integrierten Workflow und nicht als Sammlung isolierter Werkzeuge präsentieren. Design, Materialcharakterisierung, Prozessparameter, Nachbearbeitung, Metrologie und Qualifizierung arbeiten in der Praxis nicht unabhängig voneinander. Die finalen Eigenschaften eines Bauteils sind das kumulative Ergebnis von Entscheidungen, die auf jeder Stufe der Prozesskette getroffen werden. Ausbildungsprogramme, die diese Realität widerspiegeln, bringen kompetentere Praktiker hervor als solche, die um einen einzelnen Fachbereich herum organisiert sind.
Die Lücke schließen: Der neue Industriestandard für die AM-Zertifizierung
Das ASTM AM Center of Excellence (AM CoE) hat einen Zertifizierungsrahmen entwickelt, der technische Ausbildung explizit mit der von regulierten Industrien geforderten Normeninfrastruktur verknüpft. Die 13. Ausgabe des „Professional Certificate Course in Additive Manufacturing“ findet in diesem Frühjahr virtuell vom 20. April bis zum 19. Mai statt. Der Kurs umfasst acht Module entlang der gesamten AM-Prozesskette und wird von 15 Fachexperten aus Industrie, Wissenschaft, nationalen Laboren und Regulierungsbehörden geleitet – darunter Dozenten der FAA, Pratt & Whitney Canada, Auburn University, Wohlers Associates und A*STAR. Pro Woche werden zwei Module für das Selbststudium freigeschaltet, gefolgt von Live-Fragerunden mit den Referenten.
Der Abschluss des Kurses qualifiziert die Teilnehmer zudem für die rollenbasierten Zertifikate des AM CoE: Qualifikationen für Anlagenbediener, Qualitätsingenieure, Konstrukteure und Technologiemanager, die auf dem allgemeinen Grundlagenwissen aufbauen. Die Frühbucher-Registrierung (Early-Bird) ist bis zum 31. März möglich.
Die Technologie ist nach fast allen Maßstäben bereit. Die dringlichere Frage ist nun, ob es die Menschen, die mit ihrer Implementierung betraut sind, ebenfalls sind.
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Über den Autor: Michael Molitch-Hou ist ein Experte für Inhaltsstrategie und Marketing, der sich auf die additive Fertigung spezialisiert hat. Derzeit ist er als Content Strategy & Marketing Manager beim ASTM Additive Manufacturing Center of Excellence tätig, wo er sich auf die Kommunikation von Entwicklungen in den Bereichen Normen, Zertifizierung und Forschung in diesem Bereich konzentriert. Außerdem hat er als Experte für additive Fertigung für Forbes geschrieben und war zuvor Chefredakteur von 3DPrint.com. Sein neues Buch, Impossible Works: The Book of 3D Printed Art, ist jetzt auf Kickstarter erhältlich.
Lizenz: Der Text von "Warum die additive Fertigung einen neuen Typ von Ingenieur braucht" von All3DP Pro unterliegt der Creative Commons Attribution 4.0 International License.