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Drucken statt Fräsen 3-D-Druck - Maschinenbau öffnet Tür zur Zukunft

Eines Tages sollen komplette Autos aus dem 3D-Drucker kommen. Alles Science Fiction oder der Beginn der dritten industriellen Revolution? Was die neue Technik tatsächlich kann und wo ihre Grenzen liegen.

Was alles aus dem 3D-Drucker kommt
3D-gedrucktes Kleid
Obst muss nicht zwangsläufig auf Bäumen wachsen: Das britische Unternehmen "Dovetailed" hat nun einen 3-D-Drucker entwickelt, der auch Obst druckt. Das Gerät kombiniert dabei "Tröpfchen mit verschieden Geschmäckern", die dann mit Hilfe von Molekularküche zu einer Frucht geformt werden. Das bedeutet: Dem Fruchtmus wird Natriumalginat beigemischt. Am Wochenende wurde der 3D-Drucker im Rahmen der Tech Food Hack in Cambridge vorgestellt. Quelle: dpa
Hedwig Heinsmann, Architekt aus Amsterdam, will die Baubranche revolutionieren und vor allem umweltfreundlicher machen. Er arbeitet bei Dus Architects, einem Architekturbüro, das das erste Haus aus dem 3D-Drucker zu bauen versucht. Bisher stehen nur einige, 180 Kilogramm schwere Bauteile des Hauses. Innerhalb von drei Jahren soll daraus im Lego-Verfahren ein Haus mit 13 Räumen entstehen. Quelle: obs
In Wales haben Chirurgen ein Gesicht mit Teilen aus dem 3-D-Drucker repariert. Stephen Power hatte sich nach einem Motorradunfall den Oberkiefer, die Nase und die Wangenknochen gebrochen. Um die neue Gesichtsform möglichst realistisch darzustellen, haben die Ärzte einen CT-Scan von Powers Schädel gemacht, um daraus ein Modell zu drucken, auf dessen Grundlage Anleitungen und Platten gedruckt wurden. Durch diese Methode konnten die Knochen im Gesicht wieder an die richtigen Stellen gebracht und durch Platten zusammengesetzt werden. Seit dem Unfall war der 29-jährige so entstellt, dass er nur noch mit Sonnenbrille und Hut das Haus verlassen hat. Die Ergebnisse seien "vollkommen lebensverändernd", sagte Power dem Rundfunksender BBC. "An dem Tag, an dem ich aufwachte, konnte ich den Unterschied sofort sehen." - Die ganze Geschichte auf bbc.com Quelle: Screenshot
Das 3D-Drucker sogar Organe drucken können, ist nicht neu. Doch nun zeigt ein konkreter Fall, wie 3D-Druck leben retten kann. Der 14 Monate alte Roland Lian Bawi litt an einem schweren Herzfehler. Der kleine Junge hatte Löcher in der Herzwand, die sich nicht von alleine schließen wollten. Um die komplizierte Operation üben zu können, erstellte der Arzt Erle Austin ein perfektes Modell des erkrankten Organs. So konnte das Operationsteam vor dem schwierigen Eingriff die Abläufe trainieren. Die Behandlung verlief erfolgreich. Quelle: 3dprint.com Quelle: dpa
Gestatten: Das ist Toothless, der kleine blaue Drache. Sie kann zwar kein Feuer spucken, dafür aber ein kleines Mädchen sehr glücklich machen. Die siebenjährige Sophie hatte von ihrem Vater von all den wundersamen Sachen gehört, die schon mit 3D-Druckern hergestellt werden können, und schickte kurzerhand einen Brief an die Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) mit der Bitte, einen Drachen für sie zu erschaffen. Die Forscher ließen sich nicht lange bitten und erschufen diesen kleinen blauen Drachen aus Titan für Sophie - sie war völlig aus dem Häuschen und möchte nun Wissenschaftlerin werden, wenn sie groß ist.
Zu Weihnachten wird gebastelt. Der Siemens Forscher Olaf Rehme hat dafür nicht Schere und Papier in die Hand genommen, sondern seinen 3D-Drucker angeworfen. Als private Spielerei druckt er Weihnachtsbäume aus superhartem Spezialstahl. Siemens stellt aus diesem Material Brenner für Gasturbinen her. Das Unternehmen nutzt die Technologie, um sich die komplexe Ersatzteil-Lagerung zu sparen. Außerdem lassen sich Formen drucken, die mit anderen Fertigungsmethoden unmöglich sind. Quelle: PR

Plötzlich ist die ganze Welt voll von Produkten aus 3D-Druckern. Lampenschirme und Hybridautos, Handyhüllen und künstliche Gewebe kommen aus dem Drucker. Ja, sogar Häuser aus Mondgestein sollen in einer fernen Zukunft mit Hilfe der Hightech-Maschinen die Besiedlung des Weltraums möglich machen. Manches, was in den letzten Wochen über das Potenzial von 3-D-Druck-Verfahren geschrieben wurde, erinnert mehr an Science Fiction, als an seriöse Forschung. Natürlich ist der Gedanke, auf Knopfdruck jedes beliebige Objekt produzieren zu können, faszinierend. Was für eine Welt wäre das wohl, in der man wie der Captain der Enterprise Jean-Luc Picard vor dem "Replikator" stünde und sich eine Tasse "Earl-Grey, heiß" bestellen könnte?

Kistenproduktion Quelle: Presse

Geht es nach dem US-Starökonom Jeremy Rifkin, läutet der 3-D-Druck die dritte industrielle Revolution ein. Wenn sich Firmen einfach eine große Maschine hinstellen können, die ihnen alle wichtigen Teile ausspuckt, so der Grundgedanke, wozu brauchen sie dann noch Zulieferer, die diese Teile bisher in vielen einzelnen Arbeitsschritten aufwendig, gefräst, gestanzt, gebohrt haben? "Diese Drucker verändern die globale Wertschöpfungskette", schrieb ZEIT-Journalist Götz Hamann kürzlich. Bald werde man ein Bauteil vielleicht nicht mehr in einem Billiglohnland wie Vietnam oder Mexiko ordern, weil es noch günstiger sein könnte, es einfach vor Ort in den heimischen Werkshalle zu drucken. Wirtschaftskreisläufe könnten so wieder ein Stück regionaler werden und und und.

3D-Drucker machen in der Tat schon heute Dinge möglich, von denen Ingenieure und Maschinenbauer bisher nur zu träumen wagten. Aber drehen wir das Rad ein Stück zurück. Was ist ein 3-D-Drucker? Wie genau arbeitet er? Welche Stoffe kann er verarbeiten und wo liegen die Grenzen der Verfahren? Und sind die neuen Drucker tatsächlich in der Lage, traditionelle Verfahren des Maschinenbaus zu verdrängen oder sogar vollständig zu ersetzen?

So arbeitet ein 3D-Drucker

Im Grunde funktioniert ein 3D-Drucker wie ein gewöhnlicher Tintenstrahldrucker nur, dass statt Tinte Kunststoff fließt. Das Plastik härtet aus - je mehr Lagen aufgetragen werden, desto höher wird das Objekt. Das ist aber nur eine Art der additiven oder generativen Druckverfahren, wie sie Experten nennen. Auch Metallpulver kann mit einem Laser geschmolzen und zigtausendfach übereinander geschichtet werden. Oder aber der Laser verflüssigt gezielt kleinste Punkte im Pulverberg und backt so ein Stück heraus. Das ist das Sinter-Verfahren.

Auswahl von 3D-Druck-Verfahren

Kunststoff - und Metallpulver sind bisher die gängigsten Ausgangsmaterialien für 3D-Drucker - Gold, Silber, Kupfer, Eisen, Titan, Sand, Keramik, Gips und sogar Holzverbindungen sind möglich, zusammen sind es schon weit über 100 Stoffe. Was Ingenieure und Drucktechniker wie Rainer Gebhardt, im VDMA zuständig für den Bereich Druck- und Papiertechnik, an den Hightech-Drucker fasziniert, ist es Dinge zu produzieren, die bisher konstruktiv nicht möglich waren.

Mit dem neuen Laserschmelzverfahren ist das, was der Fachmann Hinterschneidungen nennt, nämlich kein Problem mehr. Gemeint sind Teile, die verhindern, dass sich ein Bauteil aus der Gussform entnehmen lässt - ein gängiges Problem im Maschinenbau. "Ich bin begeistert davon, was man mit 3D-Druckverfahren alles machen kann", schwärmt Gebhardt, "aber es gibt natürlich auch Hürden wie den Zeitfaktor und die Qualität."

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