Technologien: Das Potenzial von 3D-Druck Ich druck mir die Welt, wie sie mir gefällt

Der Druck in 3D gilt manchen als die Technologie der Zukunft. Enthusiasten meinen, das ganze industrielle Gefüge müsste bald von Grund auf neu gestaltet werden. Eine dritte industrielle Revolution läutet die Technologie vielleicht nicht ein, aber schon heute wird sie in sehr vielen Bereichen von der Medizin bis zur Mode erfolgreich eingesetzt. Dabei ist das Potenzial noch lange nicht erschöpft.

Gene Rodenberry war ein Visionär. Einige Technologien, die er vor Jahrzehnten für sein fiktionales Star-Trek-Universum erdachte, sind heute Alltag – etwa der Tablet-Computer oder das tragbare Telefon. Wenn auf der Enterprise ein Maschinenteil defekt ist, greift keiner zu Duranium-Block und Feile, um ein dringend benötigtes Maschinenteil zu bauen – er repliziert es einfach. Sucht den molekülgenauen Bauplan im Computer, programmiert ein paar Modifikationen und drückt auf Start. Innerhalb von Sekunden materialisiert sich im Replikator das gewünschte Teil.

Was ist 3D-Druck?

Bis 3D-Drucker in der echten Welt so weit sind, werden noch ein paar Jahre ins Land gehen, aber schon heute sind erstaunliche Dinge möglich: bewegliche Teile, die Kombination verschiedener Farben und Materialien oder sogar Ersatzteile für den menschlichen Körper aus lebenden Zellen. Der 3D-Druck ist ein generatives oder additives Fertigungsverfahren, bei dem in einem Urformungsprozess plastische Teile entstehen. Die Urformung minimiert Materialverluste gegenüber trennenden Fertigungsverfahren. Es handelt sich um die industrialisierte und massentaugliche Weiterentwicklung des Rapid Prototyping, bei dem ein Einzelteil entsteht, das unter realen Bedingungen und nicht nur in Computersimulationen auf seine tatsächlichen Eigenschaften hin untersucht wird.

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Der größte Vorteil des 3D-Druck besteht darin, fast jede denkbare geometrische Form automatisiert hergestellt werden kann. Dafür wird die gewünschte Form vom Modell oder frei per CAD digitalisiert. Der Computer schneidet das CAD-Modell in Schichten und übergibt die Informationen an den Drucker, der die Form schichtweise (deshalb additiv) aufbaut. Jede beliebige Struktur kann im Computer entworfen und in spanlos und ohne Fugen hergestellt werden; auch hochkomplexe Figuren, für die sonst mühsamer Handarbeit notwendig wäre.

Vorteile

Der 3D-Druck kann Zeit sparen, weil die Produktion nicht auf die Zulieferung von Teilen oder Werkzeugen warten muss: Benötigte Teile werden vor Ort hergestellt. Damit entfallen viele Transportwege, ausgedehnte Wartezeiten und auch die Notwendigkeit, kurzfristig benötigte Gegenstände in Lagern vorzuhalten. Indirekt lässt sich mit dem Konzept effizient arbeiten, wenn anstelle einzelner Exemplare Formteile gedruckt werden, die Grundlage einer Produktion im großen Maßstab werden.

Additive Manufacturing trifft 3D Printing

3D-Drucker: Die Cloud verleiht den Anwendungen neue Flügel

Technisch werden unter dem Schlagwort 3D-Druck viele Methoden zusammengefasst. Sie alle haben gemein, dass am Anfang ein Computer und am Ende eine individuelle dreidimensionale Figur steht. Ansonsten ist die Bandbreite an Funktionsprinzipien sehr groß. In jedem Fall muss die formende Komponente mit Daten gefüttert werden, die ihr mitteilen, an welchen Stellen sie das Material auftragen oder verändern soll. Die Daten werden entweder in einer CAD-Software erstellt oder werden von einem angeschlossenen 3D-Scanner bereitgestellt. Die Verbindung von Drucker und Scanner ist sozusagen ein 3D-Kopierer. Der Scanner nimmt bereits vorhandene Formen ins Visier, tastet sie ab und bereitet die Daten auf. So werden exakte Kopien von Gegenständen oder aber Negativ-Teile hergestellt, die genau zu anderen passen, etwa dem menschlichen Körper in der Medizin.

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