3D-Druck

Es gibt nicht das eine 3D-Druck-Verfahren. Gängige Herstellungsmethoden sind:

Selektives Lasersintern oder SLS: Diese 3D-Drucker arbeiten mit einem Laserstrahl, der schichtweise ein Pulver (etwa aus Polymeren oder Keramik) zu einem Werkstück verschmilzt.

Selektives Laserschmelzen (SLM): Hier wird mit Metall (Aluminium, Edelstahl oder Titan) quasi gedruckt.

Stereolithografie (SL oder SLA): Bei der Herstellung liegt der Gegenstand in einem Flüssigbad, während ein Laser immer wieder über den Ausgangsstoff gleitet.

Fused Deposition Modeling (FDM): Ein Kunststoff wird erwärmt und im Schmelzschichtverfahren zum gewünschten Produkt geformt.

Belastbare Einzelstücke

Individuell, robust und kostengünstig: 3D-Druck-Verfahren bieten zahlreiche Vorteile bei der Fertigung spezialisierter Teile. Im Vergleich zu klassischen Herstellungsverfahren verbraucht die Technologie sogar weniger Energie. Obendrein fallen bei Produktionsprozessen oftmals komplexe Nachbearbeitungen weg.

In Sachen Form und Größe sind Ingenieure und Designer kaum eingeschränkt: 3D-Drucker können besonders kleine Gegenstände herstellen; mit den richtigen Geräten in der Dimension von wenigen Nanometern. Genauso lässt sich im Prinzip ein ganzes Flugzeug aus einzelnen Werkstücken zusammensetzen. Hier drei Beispiele für interessante Einsatzgebiete:

1. 3D-Drucker im Krankenhaus

3D-Druck-Verfahren haben das Potenzial, die Medizin zu revolutionieren. Anschauungsmaterialien für den Unterricht lassen sich damit etwa unkompliziert herstellen. 3D-Modelle erleichtern auch die Vorbereitung und Planung von wichtigen Eingriffen. In der Folge steigen die Chancen auf Heilung, die Wahrscheinlichkeit von Komplikationen sinkt, der Patient wird schneller gesund.

Prothesen, etwa künstliche Zähne oder Gliedmaßen, werden individuell angepasst. Mit 3D-Druck-Verfahren sind Einzelanfertigungen kein Problem mehr. Das steigert die Lebensqualität von Betroffenen. Gleichzeitig sind die Stücke viel belastbarer als traditionelle Produkte. Ärzte stellen zudem Implantate mit der Technologie her. Die innere Struktur kann sehr nah am „Original“ sein. Und der Organismus nimmt den Fremdkörper besser an.

Künftig können 3D-Drucker in der Medizin noch mehr leisten. Mit Tissue Engineering stellen Experten Gewebe her und machen daraus schichtweise neue Haut oder ganze Ersatzorgane.

Industrie und Heimgebrauch: Die Einsatzmöglichkeiten für 3D-Drucker sind vielfältig. (© 2017 Shutterstock / Bas Nastassia)

2. Entwicklung von Prototypen

3D-Druck-Verfahren ermöglichen ein Rapid Prototyping. Unternehmen fertigen so in kurzer Zeit Musterteile an. Aus digitalen CAD-Modellen – also aus Konstruktionsdaten – entsteht im Handumdrehen ein fertiger Gegenstand. Das macht die Produktplanung effektiver. Fehler und Schwächen lassen sich in der Prototypenphase schneller erkennen und ausbessern. Die spätere Serienproduktion wird dadurch billiger.

Für innovative Startups sind 3D-Drucker daher bestens geeignet. Aber auch Traditionsunternehmen profitieren von der einfachen Umsetzung neuer Ideen.

3. Herstellung von Flugzeugteilen

Im Flugzeugbau findet die Technologie bereits Anwendung. Beispielsweise stammt im Airbus A300 eine Sitzverkleidung aus dem 3D-Drucker.

Für Ingenieure und Designer ergeben sich weitere Pluspunkte: Die gedruckten Bauteile sind deutlich leichter – ein wichtiger Faktor in der Luftfahrt. Zudem können sie atypische Formen einfacher herstellen. Dabei sind die Strukturen der Stücke belastbarer, weil sie beispielsweise dem Aufbau von Knochen nachempfunden sind. Nicht nur Bauelemente lassen sich formen, auch die Anfertigung spezieller Werkzeuge ist bequemer. Und bevor ein Flugzeug in Serie geht, kann es ausgiebig mit Prototypen getestet werden.

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