3D-Drucker bieten für kundenspezifische Produktionen und die Prototypfertigung so unglaublich vielfältige Möglichkeiten, dass es schwer – wenn nicht unmöglich – ist, ihren Einsatzbereich genau festzulegen. Die Anwendungen sind ganz unterschiedlich und betreffen verschiedene Branchen, wie z. B. und ohne Anspruch auf Vollständigkeit die Heimwerkersparte, die Industrie, den Medizinsektor und das Bauwesen.
Im Handel gibt es sogar bereits Modelle für den Lebensmittelsektor, die die Handhabung von Speisen und die Kreation einzigartiger Gerichte erlauben.
Die Weiterentwicklung technologischer Werkzeuge und die Einführung Künstlicher Intelligenz, die zum Beispiel die Grenze der dreidimensionalen Planung für Laien aufhebt, räumt beim 3D-Druck sämtliche Hindernisse aus dem Weg. Daher ist die Frage berechtigt, die immer häufiger gestellt wird: Was wird in einigen Jahren nicht möglich sein?
Die Funktionsweise der 3D-Drucker
Der 3D-Drucker ist eine Maschine, die reale, dreidimensionale Objekte erstellen kann, ausgehend von einer Idee, die im Kopf entsteht und dann im Computer Gestalt annimmt. Anders als klassische Drucker, die mit Papier und Tinte arbeiten, verwenden 3D-Drucker echte Materialien wie zum Beispiel Kunststoff, Harz oder Metall.
Beim 3D-Druck wird eine Schicht nach der anderen aufgetragen, bis das Objekt fertiggestellt ist.
Dieses Verfahren wird als additive Fertigung (engl. „additive manufacturing“) bezeichnet, weil Material hinzugefügt wird. Es steht somit im Gegensatz zu Fräs- oder Drehverfahren, bei denen Material von einem Rohblock abgetragen wird.
Es gibt insgesamt vier Hauptphasen des 3D-Druckverfahrens:
- Planung des 3D-Modells mit speziellen Programmen, d. h. die Erstellung einer digitalen Datei des zu druckenden Objekts, die seine dreidimensionale Geometrie enthält.
- „Slicing“, die Konvertierung in spezifische Anweisungen für den Drucker. Die erhaltene digitale Datei wird von einer Software mit dem Namen Slicer (es gibt verschiedene) bearbeitet, die das 3D-Modell in sehr viele horizontale Scheiben oder Schichten zerlegt (Hunderte, wenn nicht Tausende). Diese Schichten entsprechen den Materialschichten, die der Drucker auf die Druckplatte aufträgt, um das gewünschte Objekt zu formen. Der Slicer generiert auch eine Serie von Anweisungen in Programmiersprache (G-Code), die dem Drucker sagen, wie und mit welcher Geschwindigkeit er sich bewegen soll und wie viel Material er verbrauchen darf.
- Danach nimmt der 3D-Drucker seinen Betrieb auf, der je nach Typ, verwendetem Material und eingesetzter Technologie unterschiedlich ist.
- Entfernung von Stützmaterialien und überschüssigem Material, Lackieren und verschiedene Nachbearbeitungen.
Der 3D-Drucker und seine vielfältigen Einsatzmöglichkeiten
Was als Nischentechnologie begann, hat sich zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Innovation und Wertschöpfung in allen wichtigen Branchen entwickelt. In den letzten Jahren haben 3D-Drucker in vielen Bereichen zugenommen:
- Heimwerkersparte. Heimwerker und Bastler haben Spaß daran, Teile für den häuslichen Gebrauch herstellen, wie zu Beispiel Ersatzteile wie Haken und Griffe, Schlüsselanhänger, Miniaturen, Smartphone-Halter.
- Industrie. Unternehmen haben in kurzer Zeit die Möglichkeit, funktionale Prototypen zu erstellen oder Metallbauteile zu drucken. Die Produktion erfolgt dabei on Demand, also nur bei Bedarf.
- Medizin. Es werden maßgeschneiderte Prothesen und Orthesen, chirurgische Implantate hergestellt und sogar biologisches Gewebe aus lebenden Zellen (Bioprinting) gedruckt, wie Haut, Knochen und Organe, die für Forschung und chirurgische Tests verwendet werden.
- Bausektor. Es gibt große Drucker für den Bausektor, die eine Wand bauen können, günstiger als zu Marktpreisen und mit einer geringeren Umweltbelastung. Weltweit gibt es ganze Dörfer, die in 3D „gedruckt“ sind.
- Mode. Modeschöpfer und Designer kreieren Kleidung, Schuhe und Accessoires aus flexiblen Materialien und synthetischen Stoffen.
- Kunst. Auch Künstler haben sich der Zeit angepasst und nutzen die Technologie, um Lampen, Skulpturen und Installationen zu schaffen.
- Schmuck. Technologische Fortschritte haben es ermöglicht, Schmuckstücke mit perfekten Mikrodetails herzustellen.
- Lebensmittel. Der 3D-Druck von Speisen weckt sicherlich das Interesse der Haute Cuisine. Mit Zutaten wie Schokolade, Zucker, Pasta und Gemüse können einzigartige und extrem raffinierte Gerichte zubereitet werden. Man kann sich den Herstellungsprozess wie einen Spritzbeutel vorstellen, der die Produkte Schicht für Schicht ablegt. Der Vorteil ist, dass die Technologie komplexe Geometrien detailgetreu reproduzieren und wirklich einzigartige Formen schaffen kann; andererseits wirken sich die langen Vorbereitungszeiten auf die Kosten aus.
3D-Druck ist sehr vielseitig anwendbar. Es ist daher abzusehen, dass 3D-Druckern eine große Zukunft bevorsteht und sie zu Säulen der neuen industriellen Revolution werden.
