Autor: Jan Gisbertz

3D-Druck erweitert die Palette der industriellen Herstellungsverfahren und ermöglicht Werkstücke und Materialien mit ganz neuen Eigenschaften. Wie können Sie die additive Fertigung auch für Ihr Business nutzen und welche konkreten Vorteile bringt sie Ihnen?

Der 3D-Druck gehört zu den viel beachteten neuen Technologien in der Industrie. Zahlreiche Unternehmen setzen bereits 3D-Drucker in Forschung und Entwicklung oder in der Serienfertigung ein.

In einer 2021 durchgeführten Umfrage unter deutschen Unternehmen mit mehr als 100 Mitarbeitern erklärten mehr als 25 Prozent der befragten Firmen, dass sie bereits eigene 3D-Drucker im Einsatz haben oder mit Teilen aus 3D-Druckern arbeiten. Besonders hoch war das Interesse unter Maschinen- und Anlagenherstellern sowie in der chemischen und pharmazeutischen Industrie.

Wie funktioniert 3D-Druck in der Industrie?

3D-Druck bezeichnet die Herstellung dreidimensionaler Werkstücke aus digitalen Computermodellen mittels dafür konstruierter Fertigungsmaschinen. Ein 3D-Drucker nutzt hierfür Flüssigkeiten oder in Filament-, Gips- oder Sandform vorliegende Ausgangsmaterialien, um diese per Licht oder Hitze schichtweise zu einem Werkstück zu formen.

Der 3D-Druck wird häufig auch als additives Fertigungsverfahren bezeichnet. Damit unterscheidet er sich beispielsweise von Gussverfahren sowie vom Spanen, Schneiden, Schleifen und Fräsen, wo Material von einem massiven Werkstück subtraktiv entfernt wird.

Oft werden die Begriffe 3D-Druck und additive Fertigung auch synonym verwendet. Weitere gängige Bezeichnungen sind generative Fertigung und Rapid-Prototyping.

Erste Prototypen von 3D-Druckern gab es bereits Anfang der 1980er-Jahre. Mit voranschreitender Digitalisierung und der stetigen Weiterentwicklung von Druckverfahren und Werkstoffen ist der 3D-Druck inzwischen ein etabliertes Fertigungsverfahren in vielen Branchen. Das Marktforschungsinstitut Allied Market Research schätzt, dass der globale Markt für 3D-Drucker bis 2030 einen Umsatz von rund 90 Milliarden US-Dollar erreicht.

Moderne 3D-Drucker bieten nicht nur eine breite Palette an verarbeitbaren Werkstoffen. Sie sind zunehmend auch für den Kompositdruck mit mehreren Werkstoffen konzipiert. Aber auch die einzelnen Werkstoffe selbst können unterschiedlich gedruckt werden. So kann der Kern eines 3D-Objektes besonders stabil und haltgebend ausgeführt werden, während die äußere Hülle durch eingeschlossene Luftpolster Stöße und Vibrationen absorbiert.

Über eine entsprechende Steuerungstechnik können Sie aktuelle 3D-Drucker beim industriellen Einsatz auch in Ihr firmeneigenes Internet of Things (IoT) integrieren. Druckaufträge versenden Sie so direkt aus dem Entwicklungslabor in die Produktionsumgebung.

Diese additiven Fertigungsverfahren gibt es

Industrielle 3D-Drucker in der Industrie 4.0 arbeiten mit unterschiedlichen Werkstoffen und Technologien. Hier eine Übersicht der am weitesten verbreiteten additiven Fertigungsverfahren:

Fused Deposition Modeling

Das bekannteste Herstellungsverfahren im 3D-Druck ist das sogenannte Fused Deposition Modeling. Hierbei trägt ein Druckkopf mit einer beheizbaren Düse einen schmelzfähigen Kunststoff schichtenweise auf eine vorgeheizte Arbeitsplatte (Hotbed) auf. Der Kunststoff wird hierfür in Drahtform auf Rollen vorkonfektioniert und über eine Mechanik in den Druckkopf eingeführt. Der aufgetragene flüssige Kunststoff verschmilzt mit dem Werkstück, wobei er auskühlt und dabei aushärtet.

Häufig genutzte Kunststoffe sind das auch in der Spielzeugindustrie beliebte Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) sowie Polylactide (PLA) und Nylon.

Das Fused Deposition Modeling gehört zu den ältesten Herstellungsverfahren im 3D-Druck. Heute ist es vor allem im Hobbybereich sowie im Prototypenbau in kleinen und mittleren Unternehmen verbreitet.

Für maßhaltige und feinstrukturierte Werkstücke ist das FDM-Verfahren begrenzt geeignet, da die Fertigungstoleranzen hoch sind und Oberflächen nicht die Güte von Spritzgussteilen erreichen.

Fused Deposition Modeling mit Metallpulver

Einige Systeme arbeiten mit Kompositfilamenten aus PLA mit sehr hohem Metallpulveranteil. Das PLA dient hierbei nur als Träger für das Metall, beispielsweise Kupfer, Messing oder Bronzepulver.

Nach dem 3D-Druck wird das Werkstück in einem zweiten Arbeitsgang in einem Industrieofen erhitzt. Je nach gewähltem Metallpulver liegen die Temperaturen hierbei zwischen etwa 800 und 1200 Grad Celsius. Dadurch wird das Metall gesintert, also zu einem festen Werkstück verbacken. Zugleich wird das nun nicht mehr benötigte PLA herausgeschmolzen. Somit erhält das Werkstück seine typischen metallischen Eigenschaften wie Festigkeit, Verformbarkeit und Wärmeleitfähigkeit.

Ein Nachteil des Verfahrens ist die prinzipbedingte Werkstückschrumpfung. Sie ergibt sich durch das Herausschmelzen des PLA. Diese Schrumpfung müssen Sie entsprechend beim Werkstückdesign berücksichtigen.

Selektives Lasersintern

Beim selektiven Lasersintern (SLS) wird ein Werkstoff in Pulverform auf eine Arbeitsplatte innerhalb des Druckraums aufgetragen. Mittels Laseroptik wird das Pulver punktuell erhitzt, wodurch es an diesen Stellen aufschmilzt und aushärtet.

Nach jedem Laserdurchgang senkt der Drucker die Arbeitsplatte geringfügig ab und trägt eine weitere dünne Schicht Pulver auf, bevor die nächste Schicht des Werkstücks gelasert und so mit dem Werkstück verschmolzen wird.

Ist der Druckvorgang abgeschlossen, können Sie das Werkstück entnehmen und das Pulver nach entsprechender Aufbereitung für den nächsten Druckvorgang wiederverwenden.

Soweit beim Druck Kunststoffpulver zum Einsatz kommen, wird das Verfahren als selektives Lasersintern bezeichnet. Das gleiche Verfahren mit Keramik- oder Metallpulvern wird im Unterschied hierzu selektives Laserschmelzen (SLM) genannt. In der Praxis wird das Kürzel SLS jedoch häufig für beide Verfahren verwendet.

Beide Druckverfahren bringen besonders hochwertige Werkstücke hervor. Allerdings sind sie auch sehr kostenintensiv. Dies gilt sowohl für die Maschinen selbst, als auch für die Keramik-, Kunststoff- und Metallpulver. Ferner müssen Ihre Mitarbeiter:innen bei der Arbeit entsprechend qualifiziert sein und Schutzkleidung tragen, da das feine Pulver gefährlich für die Atemwege ist.

Binder-Jetting

Eng verwandt mit SLS und SLM ist das sogenannte Binder-Jetting. Hierbei wird das Werkstoffpulver nicht per Laser erhitzt. Stattdessen fährt eine separate Mechanik mit einem Druckkopf über jede neue Pulverschicht. Der Druckkopf benetzt das Pulver an den dafür vorgesehenen Stellen mit einem Bindemittel, das wiederum die Pulverpartikel verklebt.

Nach Ende des Druckvorgangs wird das noch unfertige Werkstück („Grünling“) aus dem Drucker entnommen. Dann wird es über weitere Arbeitsschritte veredelt – zum Beispiel durch thermisches Aushärten, durch Sintern oder durch Infiltrieren, also das Übergießen mit flüssiger Bronze. Dabei schließen sich vorhandene Hohlräume.

Stereolithografieverfahren

Das Stereolithographieverfahren (SLA) arbeitet im Unterschied zum selektiven Lasersintern mit Flüssigharzen als Ausgangsmaterial. Die verwendeten Flüssigharze werden auch als Resine bezeichnet und beim Druckvorgang mittels UV-Licht ausgehärtet.

Als Lichtquelle kommt hierbei entweder ein einzelner UV-Laser zum Einsatz oder ein Chip mit zahlreichen Mikrospiegeln, die das UV-Licht punktweise auf das Werkstück richten. Diese Technologie wird auch als Digital Light Processing (DLP) bezeichnet.

Der 3D-Drucker belichtet das Werkstück bei der Stereolithographie auf dem Kopf stehend auf einer Arbeitsplatte in einem Resintank. Die Belichtung erfolgt durch eine UV-durchlässige Folie an der Unterseite des Resintanks hindurch. Nach jedem Durchgang hebt der Drucker das Werkstück geringfügig an und die nächste Harzschicht wird von unten belichtet und dabei mit dem Werkstück verschmolzen. Das Werkstück wächst also auf dem Kopf stehend aus dem Resintank heraus.

LCD-Druck

Eng verwandt mit dem SLA-Verfahren ist der sogenannte LCD-Druck. Hier arbeitet der Drucker mit einem Flüssigkristalldisplay (LCD), das sich zwischen Resintank und Lichtquelle befindet. Die Lichtquelle beleuchtet das gesamte Display wieder von der Unterseite her, allerdings nicht punktuell, sondern flächig. Das Display ist in ausgeschaltetem Zustand lichtundurchlässig. Nur an den Stellen, wo das Werkstück belichtet werden soll, werden die entsprechenden Pixel des Displays aktiviert, sodass sie dort punktuell UV-Licht durchlassen.

Wie beim SLA-Druck entsteht auch hier das Werkstück verkehrt herum und wächst schichtweise aus dem Resintank heraus.

Der LCD-Druck ist technisch günstiger zu realisieren als der SLA-Druck. Deswegen gibt es ein reichhaltiges Angebot an LCD-Druckern auch im Hobbybereich. SLA- und LCD-Drucker finden Sie überall dort in der Industrie, wo es auf hohe Maßhaltigkeit und feine Strukturen, jedoch nicht unbedingt auf die Festigkeit und Temperaturbeständigkeit von gesinterten Metallen ankommt.

Über mehrere Zwischenschritte können Sie auch von Resindrucken Gussformen abnehmen und hiermit Metall- oder Gipsabgüsse anfertigen. Entsprechende Verfahren kommen beispielsweise in der Dentaltechnik und der Schmuckherstellung zum Einsatz.

Einige Hersteller unterscheiden in ihren Produktlinien explizit zwischen SLA-, DLP- und LCD-Druckern. Andere Hersteller sehen ihre LED-Drucker als besondere Bauform der SLA-Drucker. Beim Druckerkauf sollten Sie sich daher genau informieren, welche Technik im Gerät Ihrer Wahl tatsächlich zum Einsatz kommt.

So sind LCD-Drucker zwar günstiger in Anschaffung und Unterhalt, aber dafür oft sehr wartungsintensiv. Beispielsweise unterliegen LCD-Displays prinzipbedingt einem hohen Verschleiß durch die energiereiche UV-Strahlung.

Computed Axial Lithography

Noch wenig bekannt ist das Verfahren der Computed Axial Lithography. Hierbei wird ein lichtaushärtendes Resin in ein Gefäß gefüllt, dessen Außenhülle UV-lichtdurchlässig ist. Anschließend wird das Gefäß mit dem Resin darin in eine langsame Rotation versetzt und dabei von einem Projektor mit UV-Licht angestrahlt. Das Projektorbild liefert nacheinander die einzelnen Seitenansichten des zu druckenden Objektes – abgestimmt auf die Rotationsgeschwindigkeit des Gefäßes.

Nach wenigen Umdrehungen und etwa zwei Minuten ist das fertige Objekt im Resinbad entwickelt und kann aus dem Gefäß entnommen werden. Einsatzgebiete sieht der Hersteller beispielsweise in der kostengünstigen und individuellen Herstellung von Werbemitteln.

Der Projektor bezieht sein Bild aus einem angeschlossenen PC, kann aber ebenso via IoT-Netzwerk an die Unternehmens-Cloud angeschlossen werden.

Einsatzgebiete für industriellen 3D-Druck

3D-Druck in der Automobilindustrie

In der Autoindustrie wird bereits seit vielen Jahren mit 3D-Druckern gearbeitet. Inzwischen hat er bei vielen Herstellern Einzug in das Prototyping gehalten, wo er hilft, die Produktentwicklung zu beschleunigen auf dem Weg zum Auto der Zukunft.

In der Serienfertigung kommt 3D-Druck insbesondere dort zum Einsatz, wo Bauteile mit anderen Herstellungsverfahren nicht in gleicher Güte oder mit ähnlichen Eigenschaften zu realisieren sind.

Die Autoindustrie steht traditionell unter hohem Kosten- und Innovationsdruck. Daher setzt sie stark auf Digitalisierung und Industrie 4.0, wie auch das Thema Digital Twins beweist. Auch diese Technologie lässt sich gut mit dem 3D-Druck kombinieren. Einige Beispiele für 3D-Druck aus der Autoindustrie:

Bereits 2014 ließ der US-Hersteller Local Motors ein Auto aus 49 gedruckten Bauteilen über die Straßen von Detroit fahren.

BMW hat am Standort Oberschleißheim 2020 einen „Additive Manufacturing Campus“ mit 80 Mitarbeiter:innen eröffnet. Diese drucken in unterschiedlichen Verfahren an rund 50 Metall- und Kunststoffanlagen pro Jahr etwa 300.000 Teile für das gesamte Unternehmen. Diese Teile kommen sowohl in der Serienfertigung als auch im Prototyping zum Einsatz. Seit 2021 setzt der Autohersteller hierfür unter anderem einen 6+-Achsen-Roboter mit integrierter MIG/CMT-Schweißmaschine des niederländischen Herstellers MX3D ein.

Bei Volkswagen werden am Standort Wolfsburg 13 industrielle 3D-Druckanlagen betrieben, die Kunststoff- und Metallbauteile in verschiedenen Druckverfahren fertigen. Hierzu gehören Kunststoffbauteile für Prototypen wie Mittelkonsole, Türverkleidungen und Instrumententafeln. Per Binder-Jetting werden beispielsweise Teile für die A-Säule des T-Roc-Cabrios gefertigt, die rund 50 Prozent weniger wiegen als herkömmliche Teile aus Stahlblech. Als Metalldrucke werden Saugrohre, Kühlkörper und verschiedene Halter und Träger gedruckt. Volkswagen gibt an, in den vergangenen 25 Jahren bereits über eine Million Bauteile so hergestellt zu haben.

Seit Juni 2022 können Busunternehmen, die Fahrzeuge der Marken Mercedes-Benz und Setra einsetzen, sich einzelne Ersatzteile für ihre Busse am eigenen 3D-Drucker selbst ausdrucken. Hierfür benötigen sie einen von Daimler zertifizierten Drucker des Herstellers Farsoon sowie eine Drucklizenz für die gewünschte Stückzahl an Ersatzteilen.

Moderne Fertigung im Bauwesen

Die Bauindustrie gehört zu den Leuchtturm-Branchen des industriellen 3D-Drucks. So gibt es bereits viele Berichte über Häuser aus dem 3D-Drucker, etwa aus Russland, den USA und Mexiko. 2022 entstand im westfälischen Beckum Deutschlands erstes 3D-gedrucktes Wohnhaus mit rund 160 Quadratmetern Wohnfläche innerhalb von nur vier Tagen. Auch im bayerischen Wallenhausen steht inzwischen ein 3D-gedrucktes Mehrfamilienhaus.

Allerdings beherrschen 3D-Drucker bisher nur den Rohbau. Dabei werden Wände mittels Roboterarm aus einem speziellen, schnell trocknenden Zementmörtel geformt und das Haus anschließend in konventioneller Handwerksarbeit fertiggestellt. Leerrohre für die Installation müssen bereits während des Drucks manuell eingefügt oder im Druckplan entsprechende Aussparungen hierfür vorgesehen werden.

In den USA, wo bereits zahlreiche Häuser aus dem 3D-Drucker stehen, setzt jetzt auch das Militär auf den 3-Druck. In Fort Bliss, Texas, sollen drei Kasernen mit jeweils 5.700 Quadratmetern pro Gebäude per Roboter gedruckt werden. Nach Fertigstellung werden sie voraussichtlich die größten 3D-Objekte der westlichen Hemisphäre sein.

Ein komplettes, bezugsfertiges Haus aus dem 3D-Drucker wird aber wohl noch länger auf sich warten lassen. Die Vielzahl an unterschiedlichen Werkstoffen, die in jedem Gebäude verbaut sind, machen den 3D-Druck schwierig. Zudem muss beim Hausbau einerseits in sehr großen Dimensionen gebaut, gleichzeitig aber äußerst maßhaltig gearbeitet werden. Dafür fehlen bisher die geeigneten Druck-Systeme.

Hingegen sind 3D-Drucker schon heute sehr erfolgreich im Architekturmodellbau und im Prototyping für neue Gebäudetechnologien im Einsatz.

Additive Fertigung im Flugzeugbau

Der moderne Flugzeugbau stellt höchste Anforderungen an Haltbarkeit und Stabilität aller verwendeten Komponenten. Tragende Bauteile eines Flugzeugrumpfes müssen während eines einzigen Fluges beispielsweise Temperaturschwankungen von bis zu 80 Grad Celsius aushalten und dabei sehr unterschiedliche Torsions-, Biege- und Zugmomente kompensieren.

Für die Luftfahrtindustrie ist Leichtbau wettbewerbsentscheidend. Ein wichtiges Kriterium für den Erfolg eines Passagierflugzeuges ist das verbrauchte Kerosin pro Pax (Fluggast). Daher sind auch führende Flugzeughersteller wie Airbus und Boeing bestrebt, durch neue Wege im 3D-Druck Komponenten zu entwickeln, die geringes Gewicht mit höchster Zuverlässigkeit kombinieren.

So stellt Airbus beim aktuellen A350 rund 100 verschiedene Teile bereits per Lasersintertechnologie her. Das Modell gilt als Verkehrsflugzeug mit dem höchsten Anteil an gewicht- und ressourcensparenden Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen in Rumpf- und Tragflächenstruktur.

Hersteller Boeing setzt nicht nur beim Flugzeugbau, sondern auch in der Raumfahrt auf 3D-Druck. So verbaute das Unternehmen im 2017 gestarteten Kommunikationssatelliten SES-15 rund 50 3D-gedruckte Bauteile. Auch bei der Satellitenbaureihe SATCOM setzt Boeing in Teilen auf 3D-Druck.

Maschinenbau: Losgröße „Eins” wird Realität

Der 3D-Druck bringt nicht nur Bauteile mit ganz neuen Materialeigenschaften hervor. Er revolutioniert auch die Kleinserien- und Einzelgerätefertigung, etwa im Maschinenbau.

So macht gerade bei Kleinserien, beispielsweise im Spritzguss, der Formenbau einen Großteil der Herstellungskosten aus. Durch den 3D-Druck entfällt dieser kostenintensive Arbeitsschritt und Maschinen können sogar als Einzelstücke wirtschaftlich gefertigt werden.

Geräte können dabei exakt nach Kundenwunsch entwickelt und genau passend gebaut werden. Zugleich müssen keine größere Serien mehr auf Vorrat gefertigt werden, was Kapitalbindung und Finanzierungskosten reduziert und wirtschaftliche Risiken minimiert.

Das Stichwort für die Industrie 4.0 lautet beim 3D-Druck deshalb „Losgröße Eins” und damit maximale Flexibilität bei minimaler Lagerhaltung.

3D-Druck in der Medizin

Bereits seit einigen Jahren forschen Pharmahersteller am 3D-Druck von Medikamenten, entsprechende Drucker hierfür gibt es bereits. Sie drucken beispielsweise Arzneimittel auf Basis sogenannter „Oral Dispersible Films“. Die Basis hierbei bilden Trägersubstanzen aus Zucker, die mit der eigentlichen Wirkstofflösung in der jeweils benötigten Dosierung bedruckt werden.

Wissenschaftler:innen der Klinikapotheke des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf arbeiten derzeit an einer Machbarkeitsstudie zum 3D-Druck von Arzneimitteln. Wirkstoffe für Medikamenten sollen zukünftig direkt vor Ort in der Hamburger Klinikapotheke passend für die Patient:innen dosiert und dann in genau dieser Dosierung als feste Tabletten ausgedruckt werden. Das senkt das Risiko von Fehlmedikationen und vereinfacht Abläufe.

Auch die Herstellung komplexer Prothesen wird durch den 3D-Druck immer einfacher. So wurde in den Niederlanden bereits vor einigen Jahren für eine 83-jährige Frau ein vollständiger Unterkiefer mit Hilfe eines 3D-Druckers rekonstruiert. Der 3D-gedruckte Kieferknochen wurde von einer belgischen Firma aus Titanpulver und einer biokeramischen Beschichtung hergestellt und der Frau anschließend in einer fünfstündigen Operation transplantiert.

Knie-Endoprothesen werden ebenfalls bereits seit einigen Jahren im 3D-Druck gefertigt. Hierbei handelt es sich um Individualprothesen, die passend zur jeweiligen Knie-Fehlstellung der einzelnen Patient:innen gefertigt werden. Damit erlauben sie nach der Operation ein beschwerdefreieres Laufen als Prothesen ohne entsprechende Anpassung.

3D-Druck oder konventionelle Fertigungsmethoden?

In einer weltweiten Umfrage unter Unternehmen im Jahr 2022 gaben 24 Prozent von ihnen an, dass sie 3D-Druck in der Produktentwicklung einsetzen wollen oder dies bereits tun. 14 Prozent nannten die Optimierung von Bauteilen als Motivation für die Einführung der additiven Fertigung; und 11 Prozent erwarten vom dreidimensionalen Druck mehr Produktionsflexibilität.

Dabei hat der 3D-Druck das Potenzial, Prozessketten zu verkürzen und zu beschleunigen. Das Beispiel der von Mercedes-Benz angebotenen 3D-Druck-Vorlagen für das Selbstausdrucken von Bus-Ersatzteilen zeigt: Firmen können sich per additiver Fertigung schnell und ohne Lieferverzug mit Bauteilen versorgen, die sonst oft nur schwer oder mit längerer Wartezeit erhältlich sind.

Dadurch können Unternehmen Stillstandzeiten vermeiden und flexibler auf Lieferprobleme reagieren als bisher. Diese Vorteile kompensieren auch die derzeit teilweise noch höheren Stückkosten von additiv gefertigten Teilen gegenüber Großserienteilen aus klassischer Fertigung.

Damit ist der 3D-Druck eine sinnvolle Erweiterung zu den bisher in der Industrie eingesetzten Bearbeitungsverfahren wie Schneiden, Schmieden, Gießen, Fräsen, Bohren, Schleifen und Zerspanen. Das VDI Zentrum Ressourceneffizienz (VDI ZRE) kommt in einer Untersuchung zu 3D-Druck versus konventionellen Fertigungsmethoden zum Ergebnis: „Metallische Werkstücke werden in Zukunft sehr wahrscheinlich weder ausschließlich auf konventionellem Wege noch ausschließlich additiv gefertigt. Stattdessen werden die 3D-Druckverfahren die herkömmlichen Methoden ergänzen.“

Wie führen Sie 3D-Druck in Ihrem Unternehmen ein?

Die Digitalisierung ist in Ihrem Unternehmen schon weit vorangeschritten und viele Fertigungsdaten liegen bereits in digitaler Form in Ihrer Private Cloud? Das sind ideale Voraussetzungen für den 3D-Druck, denn die meisten Bauteil-Daten für den Formenbau oder für CNC-Maschinen können Sie mit wenig Aufwand auch in G-Code für 3D-Drucker umwandeln. Bei diesem Schritt können Sie zugleich Ihre Dateien für den 3D-Druck optimieren, um dessen spezifische Stärken wie die einfache Umsetzung von Hinterschneidungen zu nutzen.

Sie möchten beispielsweise Entwicklungszeiten verkürzen und Prototypen zum Anfassen erstellen? Mit einem 3D-Drucker für den industriellen Einsatz ist dies besonders einfach möglich. Testreihen mit wechselnden Materialien, etwa mehreren Metall- und Keramikpulvern beim Sintern und Schmelzen oder unterschiedlichen Resinen beim SLA-Druck haben einen entscheidenden Vorteil: Sie können Ihre Produkt-Geometrien sehr einfach mit verschiedenen Werkstoffen austesten.

Denken auch Sie über 3D-Druck in Ihrem Unternehmen nach? Diese drei Punkte helfen Ihnen bei der Entscheidung:

Erfahrungen sammeln: Sie würden den 3D-Druck in Ihrer Firma gerne austesten, möchten aber zuerst Erfahrungen sammeln, bevor Sie in eigene Geräte und die Schulung Ihrer Mitarbeiter:innen investieren? Inzwischen gibt es am Markt zahlreiche Dienstleister, die 3D-Teile für Sie fertigen. Sie senden einfach Ihre 3D-Daten an den jeweiligen Anbieter, wählen über ein Webformular Material und Druckverfahren aus und erhalten nach wenigen Tagen ihre professionellen 3D-Drucke. So können Sie einfach entscheiden, welchen Nutzen der 3D-Druck für Sie hat und ob Sie sich eigenen Hardware anschaffen möchten.

Vom Markt lernen: Sie möchten sich über die unterschiedlichen Drucktechnologien informieren und von den Erfahrungen anderer Unternehmen und Forschungseinrichtungen profitieren, die 3D-Druck bereits einsetzen? Auch das ist möglich. Rund um die additive Fertigung gibt es bereits zahlreiche Verbände und Veranstaltungen, etwa die Kongresse und Foren des Verband 3DDruck e.V.
In Berlin und Georgensgmünd untersucht derzeit das Fraunhofer Institut für Lasertechnik (ILT), wie auch kleine und mittelständische Unternehmen per Laser Power Bed Fusion individuelle Bauteile in mittleren Losgrößen wirtschaftlich herstellen. Weitere Informationen dazu erhalten Sie direkt vom Fraunhofer ILT. Regionale und überregionale Einrichtungen wie die Mittelstand 4.0 Kompetenzzentren Ilmenau, Hamburg und Cottbus bieten regelmäßig Geräte-Demonstrationen und unterstützen auch Ihr Unternehmen bei der Einführung des 3D-Drucks.

Investitionskosten minimieren: Sie interessieren sich für 3D-Druck, suchen aber noch Wege, um Ihr Anfangsinvestment zu reduzieren? Für kleine und mittelständische Unternehmen gibt es Förderprogramme wie „Digital Jetzt“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Das Programm richtet sich an mittelständische Firmen aller Branchen mit 3 bis 499 Beschäftigten. Das Ministerium fördert sowohl Investitionen in digitale Technologien wie auch die Qualifizierung Ihrer Mitarbeiter:innen zu Digitalthemen. Auch einzelne Bundesländer und die EU legen immer wieder Digitalisierungs-Förderprogramme für den Mittelstand auf.

Industrieller 3D-Druck in der Übersicht

• Branchen wie die Automobilindustrie und der Maschinenbau sind besonders weit bei der Einführung additiver Fertigungsmethoden.
• Auch in vielen anderen Sektoren setzen Unternehmen bereits auf den 3D-Druck, bevorzugt in der Produktentwicklung.
• Hochwertige Bauteile, bei denen es zugleich auf Stabilität und Gewichtsersparnis ankommt, sind prädestiniert für den 3D-Druck.
• 3D-Druck ist eine Erweiterung der konventionellen Fertigungsmethoden, aber kein vollständiger Ersatz.
• Mittelstandszentren und Forschungseinrichtungen demonstrieren in ihren Laboren den praktischen Einsatz von industriellen 3D-Druckern. Auch KMU können sich hier vor Ort informieren.

Quelle:

https://www.vodafone.de/business/featured/technologie/industrieller-3d-druck/

Das Prinzip von Platform-as-a-Service (PaaS) bezeichnet Entwicklungsumgebungen in der Cloud. Sie sind also nicht lokal auf Ihrem Rechner oder einem entsprechenden Serversystem installiert, sondern laufen als Anwendung im Web. Den Leistungsumfang können Sie individuell an Ihre Anforderungen anpassen und zum Beispiel jederzeit Erweiterungen dazu buchen. So entsprechen die Kosten immer Ihrem aktuellen Bedarf. Wir erläutern die Vorteile von PaaS und was Sie bei der Nutzung dieses Cloud-Service-Modells beachten müssen.

PaaS als Cloud-Lösung richtet sich vor allem an Entwickler:innen und Programmierer:innen, die einfach und schnell eigene Anwendungen erstellen wollen. Wenn Sie PaaS mieten, stellt der Serviceprovider nicht nur die benötigte Hardware zur Verfügung, sondern sorgt auch für regelmäßige Backups Ihrer Daten und Updates des PaaS-Angebots.

Was Platform-as-a-Service alles beinhaltet, welche Vorteile der Ansatz bietet und worauf Sie bei einer Migration Ihrer Programmierumgebung in die Cloud achten sollten, erfahren Sie hier.

Platform-as-a-Service: Das steckt dahinter

„Platform-as-a-Service” steht für cloudbasierte Lösungen zur Anwendungsentwicklung. PaaS ermöglicht die Arbeit an Apps und anderen Softwarelösungen, ohne dass Sie hierfür eigene Hardware und Infrastruktur zur Verfügung stellen müssen. Mithilfe von PaaS-Anwendungen siedeln Sie Ihre kompletten Entwicklungsumgebungen in der Cloud an. Sie sind also nicht mehr an Ihre lokale IT-Infrastruktur gebunden. Mithilfe von Programmierschnittstellen (APIs) können Sie von überall aus an Ihren Entwicklungsprojekten arbeiten – egal, ob es um Software für PC, Mac oder für mobile Geräte geht. Bekannte Beispiele für PaaS sind Microsoft Azure und die Google App Engine.

Gewöhnlich stellt eine PaaS-Umgebung eine individuell anpassbare grafische Oberfläche für Ihre Entwicklungen bereit. Und neben der Einrichtung der Infrastruktur übernimmt der PaaS-Dienstleister auch die Wartung Ihrer Entwicklungsumgebung. Die Bereitstellung von Updates sowie das Anlegen und Hosten von Backups Ihrer Inhalte sind ebenfalls Teil des PaaS-Pakets. Entwürfe, Quellcodes und weitere Daten werden für den gesamten Lebenszyklus der Entwicklungsumgebung sicher verwahrt. Diese Daten speichern Anbieter in der Regel dezentral auf Cloud-Servern weltweit.

Wie funktioniert PaaS?

PaaS unterscheidet sich in seiner Funktionsweise nicht von einer Entwicklungsumgebung, die Sie lokal in Ihrem Unternehmen hosten würden: Programmierer:innen erstellen darin ihren eigenen Code und integrieren Zusatzfunktionen mit den bereitstehenden Tools. Im Unterschied zu einer lokalen Umgebung müssen Sie die fertige Anwendung bei einer PaaS-Lösung jedoch nicht separat hochladen und testen. Stattdessen führen Sie die Applikation innerhalb der PaaS-Umgebung (der sogenannten Sandbox) aus. Auf diese Weise werden Änderungen unmittelbar sichtbar und Fehler lassen sich leichter beheben.

Je nach Anbieter laufen während dieses Prozesses verschiedene Versionen derselben Applikation parallel im direkten Vergleich. Diese Tests in Echtzeit (oder alternativ der Reset auf vorherige Versionen der Software) sparen Zeit und Aufwand, wenn Sie neue Features integrieren oder Änderungen an der Software vornehmen.

Eine der bekanntesten Einsatzmöglichkeiten von PaaS ist das Webhosting: Als Anwender:in erstellen Sie Code innerhalb eines Webhosting-Dienstes und besitzen zeitgleich die komplette Übersicht über die von Ihnen erstellte Webseite. Sie müssen dabei weder Updates noch Sicherheitsmaßnahmen oder den benötigten Speicherplatz aktiv verwalten. Das übernimmt in der Regel der Anbieter. Das Angebot von Webhosting-Lösungen reicht von Basis-Kits für Solo-Selbstständige oder kleine Firmen bis hin zu komplexen Webportal-Lösungen mit enormem Funktionsumfang für Großunternehmen.

Wie ist PaaS aufgebaut?

Platform-as-a-Service bietet Programmierer:innen eine umfangreiche und variable Entwicklungsumgebung für die Arbeit an ihren Anwendungen. Die Softwareentwicklung wird deutlich einfacher, da die Anbieter der verschiedenen PaaS-Plattformen eine umfangreiche Werkzeugsammlung bereitstellen, mit der Entwickler:innen arbeiten können. Diese Sammlung kann sich häufig ändern – je nach den aktuellen Anforderungen an die Anwendungsentwicklung. Als Nutzer:in müssen Sie sich allerdings nicht um die Pflege und Integration der Tools kümmern.

PaaS beinhaltet üblicherweise die folgenden Komponenten:

• Von Kund:innen verwaltet:
  • Anwendungsumgebung
  • Daten
• Vom Anbieter verwaltet:
  • Runtime (Laufzeit)
  • Middleware (Verteilungsplattform)
  • Betriebssystem
  • Virtualisierung
  • Server
  • Speicher
  • Netzwerk

Typen von PaaS-Lösungen

PaaS-Angebote decken verschiedene Bedürfnisse und Einsatzbereiche ab. Sie richten sich an Anwender:innen mit unterschiedlicher Expertise. Die wichtigsten Beispiele dafür sind:

iPaaS

iPaaS bedeutet Integration Platform-as-a-Service und bezeichnet Cloud-Dienste, in denen verschiedene Systeme der Unternehmens-IT miteinander vernetzt sind. Die iPaaS-Lösung sammelt die Daten der unterschiedlichen Programme und Anwendungen, bereitet sie auf und leitet sie dann über spezielle Schnittstellen an andere Anwendungen und Systeme weiter, die diese Daten benötigen – immer im passenden Format. Durch diese integrierte Struktur arbeiten IT- und Businessprozesse weitgehend automatisiert zusammen. Mitarbeiter:innen, die diesen Integrationsaufgaben zugeteilt sind, benötigen aus diesem Grund meist keine speziellen Programmierkenntnisse. Beispiele für iPaaS sind die Mulesoft Anypoint Platform und Youredi.

aPaaS

Application PaaS (aPaaS) stellt eine Cloud-Umgebung für die App-Entwicklung bereit, die über ein grafisches Interface verfügt. Durch Abstraktion und Automatisierung (zum Beispiel mittels visuell dargestellter Blöcke) bietet aPaaS einen schnellen und einfachen Weg, um Anwendungen zu erstellen, ohne direkt am Quellcode zu arbeiten. Alle Mitarbeiter:innen können diese Cloud-Umgebung nutzen – tiefgehende Programmierkenntnisse sind nicht nötig, um auf dieser Basis an der Entwicklung von Apps zu arbeiten. Ein Beispiel dafür ist die Umgebung Mendix aPaaS.

cPaaS

Communications Platform-as-a-Service (cPaaS) wird vor allem zur Einbindung von Kommunikations- und Vernetzungsmöglichkeiten genutzt. Die Anbieter stellen spezielle APIs zur Verfügung, um die in der Cloud angesiedelten Unternehmensanwendungen durch Kommunikationstools zu erweitern. Dazu gehören unter anderem Messenger, Sprachnachrichten und Videotelefonie.

Open PaaS

Die flexibelste Form von PaaS ist Open Platform-as-a-Service: Dieser Ansatz gibt keinerlei Programmiersprachen, Datenbanken, Server oder Betriebssysteme vor. Stattdessen können Sie in dieser Open-Source-Umgebung individuell auswählen, auf welchen Code und welche Einsatzgebiete Sie Ihre Umgebung ausrichten möchten. Sie haben hier zwar mehr Freiheiten und Anpassungsmöglichkeiten, allerdings erfordern Open-PaaS-Angebote mehr Expertise und Zeitaufwand in der Einrichtung und Betreuung. Ein Beispiel für Open PaaS ist die Google App Engine.

Anwendungsgebiete von Platform-as-a-Service

Die Einsatzmöglichkeiten von PaaS sind vielfältig. Besonders häufig kommt das Modell beim Entwickeln und Testen von Anwendungen für unterschiedliche Gerätekategorien zum Einsatz. Darüber hinaus gibt es weitere Felder, auf denen die Bedeutung von PaaS zunimmt.

• Internet of Things (IoT): Unternehmen nutzen PaaS immer häufiger, um IoT-Geräte in Ihre Geschäfts- und Produktionsprozesse zu integrieren. Es existieren verschiedene Anwendungsumgebungen, Programmiersprachen und Werkzeuge, mit denen Sie spezielle Apps für Ihr firmeneigenes IoT entwickeln können.
• API-Entwicklung: Innerhalb von PaaS entwickeln, betreiben und verwalten Sie Ihre eigenen Programmierschnittstellen (APIs). Dabei können Sie sowohl bestehende APIs erweitern als auch neue Schnittstellen für die gemeinsame Nutzung von Daten und Funktionen generieren.
• Business-Process-Management (BPM): Mit speziellen PaaS-Lösungen (vor allem im Bereich von iPaaS) können Sie Ihr Business-Process-Management in die Cloud verlegen. So haben Sie und Ihre Mitarbeiter:innen von überall Zugriff auf wichtige Daten zu Workflows, Standards und Absprachen in Ihrem Unternehmen. Außerdem können Sie Aufgaben und Prozesse zentral analysieren, auswerten und optimieren.
• Master-Data-Management (MDM): Anbieter verwalten kritische Geschäftsdaten von Unternehmen mithilfe von Governance-Prozessen, Policies und Standards. PaaS schafft eine vereinheitlichte Sicht auf sämtliche Grunddaten, die auf unterschiedlichen Systemen verteilt sind (zum Beispiel Kundentransaktionen).
• Business-Analytics und -Intelligence: PaaS-Tools scannen und erkennen Daten, um Muster zu analysieren. Dies ermöglicht beispielsweise genauere Prognosen zur Produktnachfrage.

PaaS: Unterschiede zu IaaS und SaaS

Platform-as-a-Service ist ein Teilbereich der Cloud-Services und stellt den „Mittelbau” des Cloud-Stacks zwischen Infrastructure as a Service (IaaS) und Software as a Service (SaaS) dar. Welche Features bieten die beiden anderen Services im Unterschied zu PaaS?

• PaaS versus IaaS: Cloud-Anbieter stellen beim IaaS-Modell Hardware- und Fernverbindungssysteme zur Verfügung, auf denen Sie nahezu Ihre komplette EDV unterbringen können, inklusive Betriebssysteme. Die Anbieter verwalten dabei lediglich den zentralen Cloud-Dienst, während Sie alle Anwendungen, Daten und Laufzeiten selbst administrieren. Für die Sicherheit von Software und Daten sind somit im Gegensatz zu PaaS-Angeboten üblicherweise Sie und nicht der Anbieter zuständig. Beispiele für IaaS sind die Google Compute Engine (GCE) und Amazon Web Services (AWS).
• PaaS versus SaaS: Im SaaS-Umfeld nutzen Sie Anwendungen, die auf den Servern eines externen Anbieters laufen. Dieser verwaltet neben den Programmen auch die zugehörigen Daten, den auszuführenden Code sowie das Betriebssystem. Die Software steht meist geräteübergreifend für Desktop-Computer, Tablets und Smartphones bereit. Typische Beispiele für SaaS sind Microsoft 365, Google Drive, Slack und Cisco Webex. Die Weiterentwicklung dieser Tools obliegt dem Anbieter und nicht Ihnen, was einen wesentlichen Unterschied zu PaaS darstellt.

Vorteile von PaaS

Für Ihr Unternehmen bringt es viele Vorteile mit sich, die Entwicklung von Anwendungen in die Cloud zu verlagern. Im Wesentlichen sparen Sie Zeit und Kosten, da Sie weniger lokale Infrastruktur benötigen und diese auch nicht mehr pflegen müssen. Das wird erreicht durch:

• Reduktion des Programmieraufwands: Mit individuellen Anwendungskomponenten lässt sich Code schneller und einfacher erstellen und ergänzen.
• Entwicklung für mehrere Plattformen: Anbieter ermöglichen innerhalb einer einzigen PaaS-Umgebung die Entwicklung von Anwendungen für Computer, Mobilgeräte und Browser.
• Automatische Pflege und Wartung: Regelmäßige Updates, Backups und Sicherheitsmaßnahmen nimmt der Anbieter vor und erspart Ihrem Unternehmen damit die Beschäftigung spezialisierter IT-Security.
• Tools und Zusatzfunktionen: Sie können unter anderem Business-Intelligence- und Analyse-Tools nutzen, die Sie sonst separat (und meist teuer) erwerben müssten.
• Verlässliche Kostenkalkulation: Durch fixe Mietkosten von PaaS und die Zuweisung von Mitarbeiter:innen lassen sich die Kosten für die Entwicklung Ihrer Anwendungen sehr genau kalkulieren.
• Ortsunabhängiges Arbeiten: Ihre Entwickler:innen greifen über das Internet auf die Entwicklungsumgebung zu, sodass sie auch remote darin arbeiten können.

Darauf sollten Sie beim Einsatz von PaaS achten

Es klingt gut, Entwicklungsarbeit frei von der Installation von Laufzeitbibliotheken, Datenbanksystemen und unabhängig von einer eigenen Infrastruktur zu betreiben. Doch wenn Sie Ihre Anwendungsentwicklung in die Cloud verlagern, sollten Sie einige Dinge im Blick behalten.

Vor allem europäische Unternehmen unterliegen strengen Datenschutzgesetzen wie der Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO). Bevor Sie also Material in Ihren bevorzugten PaaS-Dienst hochladen, sollten Sie sich umfassend über die Konformitätsangaben des jeweiligen Anbieters informieren.

Tatsächlich wissen Sie nie mit absoluter Sicherheit, wer an welchem Ort Zugriff auf Ihre Daten bekommen könnte. Im Jahr 2013 musste zum Beispiel Amazon Web Services zugeben, dass einer ihrer Kunden die US-amerikanische Sicherheitsbehörde CIA ist. Zwar ist es durch die verteilte Serverinfrastruktur bei PaaS-Angeboten quasi unmöglich, festzustellen, auf welchem Server und in welchem Land Ihr Quellcode und Ihre Daten aktuell gehostet werden – allerdings ebenso, ob Dritte nicht doch Zugriff darauf haben.

Für die Nutzung von PaaS-Angeboten ist es also empfehlenswert, nur solche Daten in der Cloud vorzuhalten, die für sich genommen und für Dritte keinen großen Wert besitzen. Zudem sollte es sich nicht um persönliche Daten, beispielsweise von Kund:innen, oder gar Zahlungsdaten und anderes sensibles Material handeln.

Die Alternative: Vodafone bietet mit seinen Multi-Cloud-Lösungen und  Private-Cloud-Anwendungen zertifizierte Sicherheit und verarbeitet Ihre Daten komplett und zuverlässig in einem Rechenzentrum in Deutschland.

PaaS-Beispiele: Anbieter im Überblick

Sowohl Unternehmen, die Webdienstleistungen anbieten, als auch Anbieter klassischer Installationslösungen haben inzwischen PaaS-Angebote im Portfolio. Einige dieser Dienste bieten grundlegende Leistungen im sogenannten Freemium-Modell kostenlos an. Andere hingegen setzen eine regelmäßige Bezahlung voraus. Wir erläutern im Folgenden die wichtigsten Anbieter von PaaS und deren Leistungsumfang.

Anbieter von PaaS sind unter anderem:

• Microsoft Azure
• Amazon Web Services (AWS)
• Google
• IBM Cloud
• OpenStack
• Oracle Cloud Infrastructure (OCI)
• Cloud Foundry VMware Tanzu
• Mendix aPaaS
• Apache CloudStack
• Red Hat OpenShift

Wir erläutern im Folgenden die größten Anbieter von Platform-as-a-Service und deren Leistungsumfang als Beispiele.

Microsoft Azure

Microsoft hat ein PaaS-Angebot, das in die Azure-Cloud-Services integriert ist. Seit 2010 arbeiten Entwickler:innen darin mit den Sprachen SQL Azure und AppFabric. Daneben wurde eine neue Version des .NET-Frameworks in die Azure-Cloud integriert. Die Azure-Cloud unterstützt die üblichen Programmiersprachen wie Java und arbeitet mit sogenannten Rollen („Roles”):

• Web-Roles dienen als Container für Webanwendungen.
• Worker-Roles übernehmen unter anderem rechenintensive Nebenaufgaben.
• Virtual-Machine-Roles ermöglichen es, zum Beispiel Windows-Server-Instanzen in der Cloud zu hosten.

Die Microsoft-Azure-Plattform dient zur eigentlichen Anwendungsentwicklung und ist auf .NET und Visual Studio zugeschnitten. Die meisten der angebotenen Services sind auf Windows-Nutzer:innen ausgerichtet, insbesondere die Eclipse-Umgebung. Fertige Anwendungen können Sie nach entsprechender Freigabe über den Microsoft Store vertreiben.

Einige Dienste sind bis zu zwölf Monate kostenlos nutzbar. Danach richten sich die fälligen Gebühren nach der Nutzungsdauer und/oder der benötigten Speicherkapazität.

Amazon (AWS)

Amazon ist einer der Pioniere im Cloud-Geschäft. Die Amazon Web Services (AWS) wurden 2006 als Ableger des Onlineversandhändlers gegründet und haben mit dem Mutterkonzern lediglich den Namen gemein. Die AWS bieten eine Reihe von PaaS-Komponenten an:

• Relationale Datenbanken: Der Relational-Database-Service (RDS) beinhaltet die Abfragesprachen mySQL, MS SQL Server und Oracle. Die Abrechnung richtet sich nach dem Speicherbedarf und der benötigten Rechenleistung in der jeweiligen Instanz.
• SimpleDB: Hier liegt der Fokus auf einfacher Entwicklung, schneller Bereitstellung von Funktionalität und größtmöglicher Skalierbarkeit. Die zugrunde liegende Abfragesprache NoSQL dient zur Abfrage dieser nicht-relationalen Datenbank mit flexiblen Datenmodellen. Die Abrechnung richtet sich nach dem Speicherverbrauch.
• Elastic Beanstalk: Dieses PaaS-Modul dient zur Entwicklung von Anwendungen in Java oder Python und unterstützt die Virtualisierung von Containern beispielsweise mit Docker. Diverse Schnittstellen sorgen für eine nahtlose Integration in andere, bei Amazon eventuell gebuchte Dienstleistungen.

Google

Google bündelt seine Dienste innerhalb eines einzigen Kontos. Auch das PaaS-Angebot des Suchmaschinenriesen findet sich dort. Nach der kostenlosen Registrierung können Entwickler:innen auf Tools der Google App Engine zugreifen, die als Webanwendungen laufen. Google unterstützt darin Programmiersprachen wie Java, Python und JRuby.

Die meisten der Google-App-Engine-Angebote greifen im Hintergrund auf die Google-Dienst-Infrastruktur zurück. Interessant ist das vor allem für Entwickler:innen, die Anwendungen auf Basis von Diensten wie Maps, der Google-Bildersuche oder anderen API-fähigen Angeboten entwickeln möchten. Denn ihre Applikationen können Internet-Content somit über die Google-Infrastruktur abrufen, Mails senden und empfangen sowie mit Bildern und anderem Content arbeiten.

Salesforce

Das amerikanische Softwareunternehmen Salesforce ist auf Cloud-Computing-Lösungen für Unternehmen spezialisiert. Die webbasierte Sales-Cloud für das CRM (Customer Relationship Management) umfasst auch PaaS. Voraussetzung dafür ist der Erwerb einer Customer-360-Lizenz.

Mit Salesforce-PaaS können Sie Apps für jede Plattform und jedes Gerät entwickeln. Daneben ist die Vernetzung aller Unternehmensdaten und -systeme durch gesicherte APIs und eigens dafür eingerichtete Services möglich. Sämtliche Backoffice-Dateien sind dadurch von überall aus abrufbar, falls Sie dies wünschen.

PaaS bei Vodafone

Egal, ob Sie Multi-Cloud- oder Private-Cloud-Lösungen bevorzugen – Vodafone deckt das gesamte Portfolio an relevanten Cloud-Services für Ihr Unternehmen ab. Sie können sich dabei frei nach Ihrem Einsatzschwerpunkt für die wichtigsten Anbieter (Microsoft, Amazon, Alibaba) entscheiden und die Services auf Ihre Bedürfnisse zuschneiden.

Vodafone hilft Ihnen auch bei der Migration Ihrer IT in die Cloud. PaaS-Angebote und andere Cloud-Services sparen Ihrem Unternehmen zwar in der Anwendung Zeit und Geld, doch bevor es so weit ist, müssen Sie Ihre Daten zunächst in die Cloud migrieren. Bei diesem Umzug Ihrer Unternehmensdaten sollten Sie nichts dem Zufall überlassen und die Expertise von Spezialist:innen einbeziehen.

Vodafone berät Ihr Unternehmen zielgerichtet und individuell, welche Cloud-Services für Sie am ehesten infrage kommen. Von der Planung bis hin zur Migration Ihrer Unternehmensdaten stehen die Spezialist:innen Ihnen bei allen Schritten zur Seite. Daneben verfügt Vodafone über eigene Rechenzentren und Cloud-Speicher, um Ihre Daten zu hosten. So sind Sie Wettbewerbern einen Schritt voraus und können sich gleichzeitig auf Ihr Kerngeschäft konzentrieren.

PaaS für Ihr Unternehmen: Das Wichtigste in Kürze

Platform-as-a-Service stellt funktionale und kostengünstige Entwicklungsumgebungen in der Cloud zur Verfügung. Hier können Sie Anwendungen programmieren und ohne Zeitverlust testen. Die darauf spezialisierten Mitarbeiter:innen Ihres Unternehmen verbringen weniger Zeit mit der Einrichtung und Wartung Ihrer IT-Systeme, sondern können sich stattdessen auf ihre Kernaufgabe konzentrieren. Zu diesem Zweck passen Sie Ihre persönliche PaaS-Lösung ganz an Ihre Bedürfnisse an – egal, ob Sie Apps auf den Markt bringen, Ihr Prozessmanagement in weitere Cloud-Services integrieren oder Ihren Kund:innen eine Webseite mit unterschiedlichen Features präsentieren möchten.

Unterliegt Ihr Unternehmen strengen Datenschutzvorgaben, kann eine Mixed-Cloud-Lösung (Hybrid-Cloud) das Mittel der Wahl sein: Hier erfolgt das Hosting der Daten entweder On-Premises, also bei Ihnen im Unternehmen, oder bei einem DSGVO-konformen Cloud-Dienst. Die Entwicklung der zugehörigen Anwendung findet dann in einem passenden PaaS-Angebot statt. Damit nutzen Sie die Vorteile von PaaS und gehen sicher, dass Ihre Daten den hiesigen Datenschutzbestimmungen genügen.

Quelle:

https://www.vodafone.de/business/featured/technologie/paas-platform-as-a-service-entwicklungsumgebungen-im-web/

Die Cloud stellt Ihrem Unternehmen viele Funktionen zur Verfügung, dank derer Sie einen großen Teil Ihrer Geschäftsprozesse online abwickeln können. Doch dabei zahlen Sie auch für Services und Applikationen, deren Funktion Sie nur unregelmäßig benötigen. Hier setzt das Prinzip Function-as-a-Service (FaaS) an: Statt einer festen Rechenleistung bezahlen Sie nur für die tatsächliche Einsatzzeit der von Ihnen genutzten Anwendung.

Cloud-Computing bot in seinen Anfangstagen im Wesentlichen reinen Datenspeicher, doch der weltweite Umsatz in diesem Segment hat sich in den vergangenen Jahren vervielfacht. Im Jahr 2022 haben rund 84 Prozent der deutschen Unternehmen Cloud-Computing genutzt.

Mittlerweile gibt es Angebote auf jeder Ebene: von der Hardware und Rechenleistung für die Infrastruktur (Infrastructure-as-a-Service) über Entwicklungsumgebungen (Platform-as-a-Service) und komplette Programmpakete (Software-as-a-Service) bis hin zur „Miete“ einzelner Funktionen aus der Cloud bei FaaS.

Wie genau Function-as-a-Service funktioniert, wie sich die Bereitstellung von Microservices im Web von anderen Cloud-Services abgrenzt und welche Beispiele es für deren Anwendung gibt, erfahren Sie in diesem Artikel.

Was ist Function-as-a-Service?

Bei Function-as-a-Service (FaaS) bezahlen Kunden nicht für Speicher oder Software auf Zeit, sondern die Cloud-Nutzung dreht sich gewissermaßen um. Am Anfang steht nicht mehr die Frage: Welche Netzwerkressource oder welche Software benötigen Unternehmen, um anfallende Aufgaben zu erledigen? FaaS verlagert vielmehr gezielt einzelne Funktionen (Teile der Geschäftslogik) in die Datenwolke. Wer FaaS in Anspruch nimmt, erwirbt also allein die Berechnung eines Ergebnisses.

FaaS-Dienste arbeiten nach dem sogenannten Request-Response-Prinzip: Anwender:innen rufen die gewünschte Funktion jeweils einzeln durch ein Event (also eine Abfrage) auf. Die Funktion liefert das Ergebnis und fällt wieder in den vorherigen Zustand. Die eigentlichen Daten für die Funktion werden kundenseitig gespeichert.

Ein Beispiel: Eine mittelständische Firma erhält über ihre Webseite eine Sprachaufzeichnung oder ein fremdsprachiges Dokument von Kund:innen. Diese Datei übergibt sie an ihren FaaS-Dienstleister. Dessen Spracherkennungsfunktion liefert dann eine Übersetzung der Eingabe als Textdokument auf Deutsch oder Englisch zurück.

Für das Unternehmen entfällt somit die Notwendigkeit, in ihre Webseite eine aufwändige Spracherkennung zu integrieren oder Übersetzer:innen zu engagieren. Dennoch kann sie mit ihren Kund:innen über Sprachgrenzen hinweg kommunizieren.

FaaS – die Weiterentwicklung von SaaS?

Das Cloud-Modell Software-as-a-Service (SaaS) stellt ganz allgemein Software aus der Cloud zur Verfügung. Anwender:innen installieren Programm also nicht lokal auf ihrem Rechner, sondern nutzen sie als Dienstleistungsangebot im Internet. Der Anbieter stellt aber nicht nur die Anwendung, sondern die komplette dahinterstehende Infrastruktur (Infrastructure-as-a-Service = IaaS) zur Verfügung – und die darauf aufbauenden Plattformen für Betriebssysteme und Entwickler:innen (Platform-as-a-Service = PaaS).

Darunter fallen beispielsweise Server und Cloud-Speicher sowie die Anwendungen zur Datenbankverwaltung. Ohne diesen hierarchischen Unterbau kann der Anbieter kein SaaS zur Verfügung stellen. Ein bekanntes Beispiel für SaaS ist Microsoft 365 mit seinen unterschiedlichen Anwendungen.

Function-as-a-Service geht noch einmal einen Schritt weiter als Software-as-a-Service: Anwender:innen zahlen hier nicht im Rahmen eines Lizenzmodells oder auf Basis der genutzten Zeit für ein komplettes Programm oder eine ganze Software-Suite. Stattdessen zahlen sie lediglich für die Funktionen, die sie gerade nutzen.

Die von herkömmlichen Software-Käufen bekannten Arbeitsplatzlizenzen entfallen ebenso wie beispielsweise die Kosten für die Bereitstellung eines kompletten Softwarepakets. Häufig wird hierbei je nach Bedarf und konkreter Situation nur eine sehr kleine Anzahl an Funktionen tatsächlich genutzt. Ein ähnliches Prinzip liegt auch dem sogenannten Serverless Computing zugrunde, wovon FaaS einen Teilbereich darstellt.

Wie unterscheiden sich FaaS und Serverless Computing?

Immer wieder trifft man auf Erklärungen, die Function-as-a-Service und Serverless Computing gleichsetzen. Doch es handelt sich dabei nicht um dasselbe: FaaS beschreibt lediglich einen Teil des Serverless Computing. Einen weiteren Bereich der Serverless-Architektur bildet Backend-as-a-Service (BaaS).

Mit Entwicklungsumgebungen auf der Basis von BaaS können Entwickler:innen im Browser eigene Backends für Webseiten und -anwendungen erstellen. Darunter fallen beispielsweise Module und standardisierte Funktionen, die häufig bei der Verwaltung von Webseiten im Hintergrund arbeiten. Auch das Backend selbst fällt in die Zuständigkeit des BaaS-Anbieters: In der von ihm gehosteten Anwendung können Entwickler:innen nach der Erstellung über einen normalen Webbrowser arbeiten.

Serverless ist damit ein kombiniertes Cloud-Service-Modell, das die Datenverarbeitung im Hintergrund von Webangeboten auf Grundlage der tatsächlichen Nutzung bereitstellt. Heute setzen Entwickler:innen cloud-native FaaS-Anwendungen meist per Kubernetes um. Was es mit der Container-basierten Open-Source-Plattform Kubernetes auf sich hat, die zur Verwaltung von Arbeitslasten und Services eingesetzt wird, erklären wir Ihnen in einem separaten Beitrag.

Abgrenzung von Function-as-a-Service und Platform-as-a-Service

Auch Platform-as-a-Service (PaaS) ist prinzipiell ein serverloser Cloud-Dienst. Die Infrastruktur spielt bei diesem Modell keine Rolle, da sie lediglich Umgebungen zur Entwicklung von Anwendungen sowie Tools für die Arbeit von Entwickler:innen bereitstellt. Der wesentliche Unterschied zu FaaS liegt darin, dass PaaS prozess- und nicht eventbasiert arbeitet. Dadurch bedient PaaS mehrere Anfragen gleichzeitig, während übergeordnet ein größerer Prozess abläuft.

Dieser Prozess nimmt deutlich mehr Zeit in Anspruch, während FaaS binnen Millisekunden Ergebnisse zurücksendet. Aus diesem Grund verwendet PaaS auch ein anderes Abrechnungsmodell und ist weniger leicht skalierbar: Nutzer:innen zahlen hier für die Bereitstellung einer kompletten Umgebung, die permanent zur Verfügung steht. Bei FaaS hingegen bezahlen sie lediglich die konkreten Ausführungszeiten von Funktionen.

Die Vorteile von Function-as-a-Service

Nutzer:innen von FaaS müssen sich nicht um eigene Server, Netzwerkressourcen, Speicherplatz oder gar Betriebssysteme kümmern. Es ist für sie auch unerheblich, auf welchen Plattformen die von ihnen genutzten Funktionen laufen. Die Abrechnung aller genutzten Funktionen erfolgt in der Regel nutzungsabhängig und sekundengenau. Sie müssen nur für tatsächlich aufgerufene Funktionen bezahlen. FaaS spart somit Overhead bei Software und Hardware ein.

Wieso beispielsweise sollte ein rein digital arbeitendes Fotostudio für eine professionelle Bildbearbeitung zahlen, deren umfangreiche Druckfunktionen es gar nicht nutzt – da es dafür gar nicht die passenden Proof-Drucker besitzt?

Oder warum sollte ein Unternehmen, das Software über das Internet verfügbar macht, eine Softwarelösung zur Ressourcenplanung inklusive Lagerverwaltung erwerben – obwohl es letzteres mangels eines physischen Lagers gar nicht nutzt?

Die konkreten Vorteile von Function-as-a-Service sind also:

• gute Skalierbarkeit benötigter Applikationen
• bedarfsgesteuerte Funktionen
• einfache Handhabung der benötigten Komponenten
• hohe Sicherheit durch regelmäßige Updates und Patches des Anbieters
• sekundengenaue Abrechnung
• flexible Bezahlmodelle (nach Zeit oder tatsächlicher Ressourcennutzung)
• Wegfall eigener (teurer) Hardware- und Software-Ressourcen
• Wartung und Service durch den Anbieter

Bekannte Anbieter von FaaS

Mittlerweile bieten fast alle namhaften Cloud-Anbieter ihren Kunden FaaS an, darunter sind auch die großen Drei:

• Als Teil von Microsoft Azure bieten die Windows-Macher unter dem Label Functions serverloses Computing an. Mit Functions können Sie beispielsweise Web-APIs erstellen, IoT-Datenströme verarbeiten und Nachrichtenwarteschlangen verwalten.
• Amazon war mit seinem Dienst AWS Lambda einer der ersten FaaS-Anbieter überhaupt. Das Unternehmen berechnet die Kosten aus der Anzahl der Funktionsaufrufe, der tatsächlichen Laufzeit sowie dem benötigten Hauptspeicher. Der Quellcode darf in den Sprachen Java, Javascript (mit Node.js), Go, C# und Python vorliegen. Daneben bietet Amazon Erweiterungen für Visual Studio und Eclipse an.
• Cloud Functions heißt der FaaS-Service von Google. In der Betaphase unterstützte der 2018 gestartete Service zunächst nur Javascript (Node.js) und Python. Mittlerweile sind aber auch andere Programmiersprachen wie Go und PHP hinzugekommen. Seit kurzem ist auch das immer beliebtere Ruby an Bord. Die Abrechnung erfolgt hier auf die Zehntelsekunde genau.

Beispiele für FaaS-Anwendungen

FaaS-Anwendungen finden sich heute in ganz unterschiedlichen Bereichen: Vor allem auf Webseiten arbeiten Request-gesteuerte Elemente häufig auf Basis von FaaS.

Oft anzutreffen sind zum Beispiel Online-Shop-Funktionen und Chat-Bots auf der Basis von FaaS. Shops reagieren auf manuell gestartete Tasks, etwa, wenn Sie den Warenkorb bestücken oder auf „Kaufen“ klicken. Bots löst die Webanwendung eventgesteuert aus, üblicherweise dann, wenn Sie auf die Startseite einer Webseite kommen oder eine bestimmte Unterseite besuchen, wie beispielsweise den Supportbereich.

Weitere eventgesteuerte FaaS-Applikationen mit der Einbindung von künstlicher Intelligenz kommen auch in der Spracherkennung zum Einsatz. Sprachassistenten wie Alexa, Cortana und Siri reagieren auf abgeschlossene Anfragen („Wie wird das Wetter morgen in Hamburg?“) und kehren nach der Bereitstellung eines Ergebnisses stets in den vorherigen Ausgangszustand zurück.

Aber nicht nur im Internet, auch in anderen Bereichen sind FaaS-Anwendungen im Einsatz, zum Beispiel in Smart Factorys. Sensoren des Industrial Internet of Things (IIoT) erfassen unter anderem in der Produktion enorm viele Telemetriedaten. Kommt es dort beispielsweise zu einer Störung, also einem Event, startet eine FaaS-Anwendung.

Die FaaS-Anwendung analysiert den Vorfall und meldet ihn den IT-Administrator:innen. Den manuellen Schritt der Analyse nimmt sie damit bereits vorweg. Kombiniert man diesen Microservice mit einer Anwendung der künstlichen Intelligenz, kann die Software das Problem sogar ohne menschlichen Eingriff lösen.

Function-as-a-Service: Das Wichtigste in Kürze

• FaaS ist als Cloud-Service noch oberhalb von Software-as-a-Service angesiedelt und stellt einzelne Funktionen anstatt kompletter Anwendungen bereit.
• FaaS ist ein Teil des Serverless Computing und erspart Unternehmen die Anschaffung eigener Hardware und weiterer Infrastruktur.
• Im Gegensatz zum prozessbasierten Platform-as-a-Service arbeitet FaaS eventgesteuert, also nur auf einzelne Ereignisse (Events) beziehungsweise Anfragen (Requests) hin.
• Bekannte FaaS-Anbieter sind Microsoft mit Azure, Amazon mit Lambda und Google mit Cloud Functions.
• Function-as-a-Service findet man in vielen Anwendungsbereichen, unter anderem in Online-Shops, dem Kundensupport, intelligenten Sprachassistenten sowie der Industrie 4.0.

Quelle:

https://www.vodafone.de/business/featured/technologie/was-ist-function-as-a-service/

Im Rennen um das beste KI-Tool liegt Microsoft mit ChatGPT ganz weit vorne. Konkurrent Google zieht nun mit Chatbot Bard nach. Doch was sind eigentlich Apples KI-Pläne? Wir schauen uns für Dich an, was Du in Zukunft vom Technikriesen erwarten kannst und ob Siri womöglich schon bald den nächsten großen Schritt macht.

Apple engagiert sich schon seit Jahren sehr in den Bereichen KI und maschinelles Lernen. Im Februar fand der Apple-interne AI Summit statt – eine Konferenz rund um das Thema KI bei Apple. Das wäre ein guter Zeitpunkt, um Apples Antwort auf ChatGPT und Bard anzukündigen, oder?

Wie sehen Apples KI-Pläne aus?

Jedes Jahr veranstaltet Apple den AI Summit, zuletzt im Februar diesen Jahres. Im Vorfeld ließ sich bloß fleißig spekulieren, ob und welche Informationen wohl nach außen dringen und welche Antwort Apple wohl auf ChatGPT und Bard in petto haben würde.

Die große Sensation blieb allerdings aus, wie Bloomberg-Journalist Mark Gurman berichtet. Zwar sei Apple bei KI weit vorne mit dabei, aber konkrete Ankündigungen oder neue Details gab es auf dem AI Summit demnach nicht.

Der Zeitpunkt wäre aber goldrichtig gewesen, denn Google hat mit dem eigens entwickelten Chatbot Bard eine direkte Antwort auf ChatGPT parat. Bard befindet sich aktuell noch in einer geschlossenen Beta-Phase, könnte aber im Gegensatz zu ChatGPT womöglich aktuellere Antworten liefern, weil Google ihn mit neusten Ergebnissen aus dem Internet füttert. In diesem Wettrennen um den besten KI-Chatbot fehlt bloß noch Apples Lösung. Doch wie Apples KI-Pläne genau aussehen, lässt sich aktuell bloß vermuten.

Laufen die Vorbereitungen bereits auf Hochtouren?

Dass Apple weite fleißig in KI investiert, ist klar, denn zahlreiche Funktionen von Apple-Geräten basieren auf KI. Apple hat in den vergangenen Jahren sogar mehr in KI investiert als die Konkurrenz – bestehend aus Facebook, Microsoft und Google. Doch während Microsofts Partner-Unternehmen OpenAI mit ChatGPT Ende vergangenen Jahres einen KI-Meilenstein erreichte und den innovativen Chatbot als Vorabversion öffentlich zugänglich machte, scheint solch ein Schritt bei Apple noch nicht unmittelbar bevorzustehen.

Wie geht es also weiter? Im Juni veranstaltet Apple die Worldwide Developers Conference (WWDC). Die Entwicklungskonferenz dreht sich zwar nicht ausschließlich um das Thema KI bei Apple, sondern um alle Bereiche, mit denen externe Entwickelnde zu tun haben. Doch im Gegensatz zum AI Summit, der sich nur an Mitarbeitende von Apple richtet, würde eine Präsentation auf der WWDC ein viel breiteres Publikum erreichen.

Wo Apple heute schon KI einsetzt

Sprachassistentin Siri wird in diesem Jahr schon zwölf Jahre alt. Sie antwortet Dir auf Spracheingaben und nimmt Dir allerlei Aufgaben ab. So kannst Du per Sprache nicht nur Timer stellen, Deinen Kalender verwalten oder nach der Wettervorhersage fragen, sondern zum Beispiel auch Deine vernetzten Geräte steuern, Musik abspielen lassen oder einfache Wissensfragen beantworten lassen. Das funktioniert selbstverständlich mit KI von Apple, doch mit ChatGPT und Bard kann Siri nicht mithalten.

Im Gegensatz zu Siri sind die beiden Machine-Learning-Plattformen Core-ML und Create-ML, die Apple in den Jahren 2017 und 2019 veröffentlicht hat, hauptsächlich Entwickelnden bekannt. Die Plattformen sind die Grundlage für viele Machine-Learning-Modelle und laufen beinahe unerkannt im Hintergrund. So erkennt zum Beispiel ein iPad beim Zeichnen mit dem Apple Pencil durch maschinelles Lernen, wenn Du das Display aus Versehen mit der Hand berührst oder ob Deine Eingabe gewollt war.

Weitere Beispiele für KI bei Apple sind die Gesichts- und Landschafts- und Tiererkennung in Fotos, die Steuerung des Ladevorgangs, um den Akku möglichst schnell und gleichzeitig schonend aufzuladen sowie Face ID, bei der KI und maschinelles Lernen zusammenarbeiten.

Quelle:

https://www.vodafone.de/featured/digital-life/ki-von-apple-bekommen-chatgpt-und-bard-bald-konkurrenz/#/