Technologien der Zukunft: 3D-Druck

Technologien der Zukunft: 3D-Druck

Obwohl der 3D-Druck eigentlich nichts mehr wirklich neues ist, kommt er erst langsam im „richtigen Leben“ an. Beim 3D-Drucken (bei der sogenannten additiven oder generativen Fertigung) werden, ganz einfach gesagt, dreidimensionale Gegenstände gedruckt.

Die normalen Drucker, die ihr von zu Hause kennt, drucken, basierend auf einer Datei (z.B. ein Word-Dokument) etwas auf eine zwei-dimensionale Fläche. 3D-Drucker drucken, auch basierend auf Dateien, im dreidimensionalen Raum. Diese Technologie eröffnet eine unwahrscheinliche Menge an neuen Möglichkeiten! Das Beste? 3D-Drucker gibt es zwischenzeitlich für relativ schmales Geld!


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3D-Druck: Worum geht es?

Der erste Schritt beim 3D-Drucken ist immer das 3D-Modell. Dieses digitale Modell des zu druckenden Gegenstandes designed man entweder selbst (zum Beispiel mit Fusion 360), oder man greift auf bereits bestehende Modelle zurück. Dafür gibt es zwischenzeitlich große Webseiten (z.B. Thingiverse), die eine Fülle von fertigen 3D-Modellen zum Download anbieten.

Ein Beispiel ist dieser praktische Kopfhörerhalter von Maker Bot, den es zum kostenlosen Download gibt. Wenn du jetzt einen entsprechenden Drucker zu Hause hättest, könntest du dir diesen einfach schnell ausdrucken und in dein Zimmer stellen.

Thingiverse - Headphone Stand von MakerBot

Der einfachste Weg, um einen Gegenstand dann auch zu drucken, besteht in der sogenannten additiven Produktion. Hier wird das Material (zum Beispiel ein Plastik) Ebene für Ebene aufeinandergelegt bis der Gegenstand fertig ist. Dieses Verfahren ist zwischenzeitlich so weit verbreitet und entwickelt, dass schon günstige 3D-Drucker komplexe Modelle relativ zügig drucken können. Als Material wird meistens farbiges Plastik, welches in Form von einer Art Plastikschnur auf Rollen daher kommt, eingesetzt.

Neben diesem klassischen Verfahren gibt es aber auch viele weitere Adaptionen. Beim sogenannten Binder Jetting wird beispielsweise ein pulverförmiges Material vom Drucker an festgelegten Stellen verklebt um, wieder, Ebene für Ebene, eine Struktur zu erstellen. Beim Fuse Deposit Modeling wird dahingegen mit einem schmelzenden Material (Plastik oder Metall) gearbeitet. Weitere Verfahren nennen sich zum Beispiel Lasersintern, Stereolithographie, Polygrafie, Selektives Laserschmelzen oder Vakuumguss. Wer sich näher informieren möchte, kann das zum Beispiel auf der Seite von Rapidobjects tun.

Was bringt uns das?

Der 3D-Druck wird zwischenzeitlich in den meisten Industrien angewendet – nicht nur im Design, sondern durchaus auch in der Produktion. Auch in Privathaushalten findet man zwischenzeitlich, wenngleich weniger häufig, 3D-Drucker, die verschiedenste Aufgaben erfüllen.

Der offensichtlichste Einsatzzweck für 3D-Drucker ist mit Sicherheit die Herstellung von Prototypen. Designer, zum Beispiel im Ingenieursbereich, können ihre Ideen mithilfe von 3D-Druckern schnell und unkompliziert in echte Gegenstände „verwandeln“, die man anfassen und ausprobieren kann.

Ein anderer spannender Einsatzzweck ist der Druck von Ersatzteilen. Wenn z.B. ein spezielles Zahnrad oder ein Schalter kaputt oder verloren geht, kann dieser mithilfe von einem 3D-Drucker oft schnell, kostengünstig und ohne Lieferwege ersetzt werden.

Immer häufiger werden 3D-Drucker auch in der Medizin eingesetzt. Zahnärzte drucken Implantate, es wird an druckbaren Organen geforscht und immer mehr Prothesen kommen aus ebenfalls aus 3D-Druckern.

Interessanterweise findet die Technologie aber auch in Bereichen Verwendung, an die man vielleicht nicht gleich denken würde: es gibt Restaurants, die komplexe Gerichte drucken; es gibt Modelabels, die Kleidungsstücke drucken; und es gibt Architekten und Baufirmen, die Bauteile für Gebäue drucken. Auch im Bildungsbereich (zum Beispiel an Schulen) findet man immer öfter 3D-Drucker.

Während die Technologie in immer mehr Bereichen zu finden ist, besteht der eigentliche Clou aber darin, dass die 3D-Modelle, die gedruckt werden, digital sind. Ein 3D-Modell ist nichts anderes als eine Datei, die völlig problemlos herumgeschickt werden kann. Wenn einmal jemand ein Ersatzteil für einen bestimmten Toaster entwickelt hat, könnte dieses Ersatzteil innerhalb von Minuten auf der ganzen Welt, auch von Laien, gedruckt werden. Das ist das eigentlich revolutionäre Potential der Technologie!

Wo stehen wir?

Die Entwicklung im Bereich des 3D-Drucks geht wahnsinnig schnell voran.

Die vielleicht wichtigste Entwicklung ist aber vermutlich die Demokratisierung der Technologie. Während es schon gute 3D-Drucker, für zu Hause, für unter 300 Euro gibt (zum Beispiel den Creality Ender 3), kann man für rund 2,500 Euro schon wirklich professionelle Geräte (zum Beispiel den MakerBot Replicator+) bekommen.

Auf der anderen Seite kommen ständig neue high-end Technologien und Geräte auf den Markt. Ein Beispiel ist ein neues Verfahren, über welches die nature im Januar diesen Jahres (2019) berichtet hat. Beim sogenannten Replicator, der von CT-Scannern inspiriert ist, wird ein ganzer Gegenstand (zum Beispiel eine kleine Figur) direkt, ohne mehrere Ebenen, aus einer Flüssigkeit gedruckt, die gezielt mit Licht bestrahlt wird. Im Video unten kann man diesen Prozess eindrucksvoll beobachten!

Nicht weniger beeindruckend sind rießige Drucker, die metergroße Gegenstände herstellen können. The Box von BLB Industries kann zum Beispiel Modelle bis zu einer Größe von 1,5 x 1,1 x 1,5 Metern drucken.

Ein weiteres Beispiel ist eine 3D-gedruckte Augen-Hornhaut, die an der Universität Newcastle aus biologische Tinte in rund 10 Minuten gedruckt wurde.

Alles in allem bleibt die Entwicklung spannend. So wie es aussieht, wird es in ein paar Jahren keine große Sache mehr sein, Spielzeug oder Ersatzteile einfach aus dem Internet herunterzuladen und ausdrucken.

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