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3D-Druck Neue Fertigungsmöglichkeiten

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Bei den 3D-Druckverfahren werden Materialien in dünnen Schichten Lage auf Lage aufeinander aufgetragen. Auf diese Weise entstehen dreidimensionale Gegenstände von nahezu beliebiger Komplexität. Ein beweglicher Kopf verfährt computergesteuert über das Werkstück und bringt an den richtigen Stellen das Material in hauchdünnen Stärken auf. Dieser Vorgang ähnelt dem Bedrucken von Papier mit einem Tintenstrahldrucker, daher die Namensgebung. Als Material wird überwiegend Kunststoff verwendet, aber auch Metalle können verarbeitet werden. Je nach Material werden verschiedene Techniken zur Härtung angewendet, wie Erhitzen, Sintern mit einem Laserstahl oder spezielle Beleuchtungen zum Aushärten von Kunststoffen.


Der 3D-Druck bietet eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Produktionsverfahren. Insbesondere bei der Herstellung von Prototypen, Einzelfertigungen oder Kleinserien zahlt es sich aus, dass keine Urformen, Negativabdrücke oder Ähnliches im Vorfeld aufwändig erstellt werden müssen. Auch sehr komplexe Formen können mit dem 3D-Drucker in einem Arbeitsgang erstellt werden und brauchen nicht aus Einzelteilen zusammengesetzt werden. Im Gegensatz zu schneidenden oder ausfräsenden Herstellungsschritten fällt kein (oder nur sehr wenig) Materialabfall an. Die Oberflächengüte der gedruckten Gegenstände verlangt nur geringe Nacharbeiten wie Schleifen oder Polieren.


Aber auch in der Serienfertigung wird die Drucktechnik wegen ihrer Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsarten zunehmend eingesetzt. Die Flugzeugindustrie stellt beispielsweise komplex geformte Flugzeugteile vorzugsweise mit 3D-Druckern her. Auch Brennkammern von Raketentriebwerken werden mit dieser Technik gefertigt.


Die High-Tech-Medizin experimentiert mit 3D-Druckern, die spezielle Bio-Materialien auf Trägergerüste drucken, um auf diese Weise nahezu körpereigene und biologisch identische Organe zur Implantation her zu stellen.


Konnte zunächst nur ein einziger Werkstoff verarbeitet werden, etablieren sich in letzter Zeit auch zunehmend Mehrkomponentenverfahren, mit denen unterschiedliche Materialien, z.B. Kunststoffe in verschiedenen Farben oder Kunststoffe und Metalle abwechselnd, verarbeitet werden können. Wissenschaftler in den USA haben auf diese Weise die ersten Prototypen einer Zink-Luft-Batterie gedruckt. Auch können mit diesen Verfahren sogenannte Stützteile, die bei der Herstellung komplexer Formen notwendig werden können, aus wasserlöslichen Materialien hergestellt werden, so dass nach Fertigstellung des Gegenstandes diese Hilfskomponenten einfach herausgewaschen werden können und nicht herausgeschnitten werden müssen.


 


3D-Druck in der Kunst


Auch die Kunstschaffenden haben den 3D-Druck zunehmend für sich entdeckt. Skulpturen und dreidimensionale Objekte der Kunst lassen sich so auf eine völlig neuartige Weise schaffen. Die künstlerische Tätigkeit des Bildhauers verlagert sich dadurch von der Arbeit am Objekt zur konstruktiven, vorbereitenden Tätigkeit am Computer, an dem das Kunstobjekt virtuell erschaffen und danach vom 3D-Drucker in der Realität ausgedruckt wird.


Auf diese Weise lassen sich erstmals mehrere vollkommen identische Originale einer Skulptur anfertigen.


 


3D-Druck zu Hause


Auch die technikaffinen Hobbyanwender nutzen zunehmend die 3D-Druck-Möglichkeiten. Einer Umfrage zufolge haben etwas 20% aller Bundesbürger bereits einmal mindestens einen 3D-Druck gefertigt. Hergestellt werden kleine Spielzeuge, kunsthandwerkliche Gegenstände, Modelle etc..


Die Schwierigkeit für den Heimanwender liegt insbesondere in der Erstellung des digitalen Druckauftrages, sozusagen die Arbeitsanweisung für den 3D-Drucker.  Diese Aufgabe ist alles andere als trivial. Regelmäßig muss mit komplexen CAD-Programmen das gewünschte Werkstück in allen Einzelheiten dreidimensional konstruiert werden. Aber es gibt mittlerweile eine ganze Vielfalt von Internetseiten, die Druckvorlagen für 3D-Drucker zu allen möglichen Werkstücken zum Herunterladen anbieten. Man sollte allerdings dabei immer beachten, dass die Copyright-Bestimmungen auch für diese Druckvorlagen gelten. Es gibt auch spezielle Softwareprogramme, die aus Fotos eines Objektes den Druckauftrag generieren. Damit lässt sich dann allerdings nicht etwas vollkommen Neues erschaffen.


Für einzelne 3D-Drucke bieten einige Firmen die Option, Druckaufträge hoch zu laden und die gewünschten 3D-Drucke dort ausführen zu lassen. Die ausgedruckten Objekte werden dann mit Post-Paket an den Auftraggeber versendet. Das ist sicherlich eine gute Möglichkeit für diejenigen, die nur einmal einen Gegenstand drucken wollen oder sich erstmals mit der Thematik beschäftigen.


Der „Power-User“ will dann aber ganz schnell seinen eigenen 3D-Drucker zuhause auf seiner Werkbank oder im Hobbyraum stehen haben. Die Auswahl an erschwinglichen 3D-Druckern für den Hausgebrauch ist recht groß. Es zeigt sich aber schnell, dass die einzelnen Druckertypen ihre jeweiligen Vor- und Nachteile haben  und sich für bestimmte Anwendungen gut, für andere weniger eignen. Deshalb sollte jeder Kaufinteressent seine eigenen Ansprüche definieren und sich auf Vergleichseiten über die Eigenschaften der einzelnen Modelle informieren.


So kann 3D-Druck ein faszinierendes Hobby werden. mit dem sich einzigartige Dinge erschaffen lassen.


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