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Zukunftsbranchen Hier haben deutsche Unternehmen die Nase vorn

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Maschinenbau 3D-Drucker: Um Jahre voraus

So funktioniert 3D-Druck
Das Unternehmen Botspot hat unter der Leitung von Geschäftsführer Thomas Strenger ein ganz besonderes 3D-Konzept entwickelt. In seinem Berliner Laden können Menschen Miniatur-Figuren von sich nachdrucken lassen. Quelle: dpa
Dafür müssen sich die Kunden erst von allen Seiten in der gewünschten Pose mit speziellen Kameras abscannen lassen. Die 3D-Daten werden dann an einen Computer weitergegeben. Quelle: dpa
Am PC werden die Daten dann auf die Größe der gewünschten Figur umgerechnet. Wie auch ein Dokument an einen Drucker gesendet wird, lässt sich die digitale 3D-Karte des Körpers per Mausklick an den Printer schicken. Quelle: dpa
So sehen Modelle der 3D-Drucker aus, die die Figuren aus Gips produzieren. Jeder 3D-Drucker besteht aus einer Schiene, auf der sich der Druckkopf im Rhythmus des digitalen Fahrplans hin und her bewegt. Über den Kopf wird je nach Drucker das entsprechende Material aufgetragen. Quelle: dpa
Eine rote Schutzhülle sorgt bei Botspot dafür, dass keine äußeren Einflüsse auf den empfindlichen Gips einwirken, der vorsichtig Schicht für Schicht nach der Druckvorlage übereinander gelegt werden. Quelle: PR
Am Ende entsteht eine Gipsfigur, die nur noch etwas Farbe benötigt. Doch wie sieht der Druckvorgang unter der Schutzhülle genau aus? Quelle: PR
Gut ist das auf diesem Foto zu erkennen, das einen 3D-Drucker zeigt, der auf der Messe CeBIT in Hannover Plastik-Elemente gedruckt hat. Aus der kleinen rötlichen Spitze fließt das Material, das in hauchdünnen Schichten Stück für Stück aufgetragen wird. Dabei bewegt sich der Druckkopf langsam hin und her und gibt nach der Druckvorgabe vom PC das Material frei. Quelle: dpa

So innovativ die derzeit gut 6200 Unternehmen des Maschinenbaus auch sind: Das Rückgrat des deutschen Exports hat große Veränderungen vor sich – aber auch die richtigen Werkzeuge. Dafür sorgt neben Fortschritten bei besonders präzisen Sensoren oder Werkstoffen als Ersatz für teuere High-Tech-Metalle vom Typ Seltene Erden eine Revolution der Fertigungstechnik.

Will Airbus-Produktionsvorstand Günter Butschek neue Bauteile für ein Flugzeug ausprobieren, müssen seine Ingenieure keinen Lieferanten mehr suchen. Sie werfen einen Apparat in der Größe eines Kleiderschranks an, und der spuckt das passende Stück aus. Dafür sorgt ein Verfahren namens additive Fertigung, Lasersintern oder – weniger steif – 3-D-Druck. Wohl keine Technik wird die industrielle Wertschöpfungskette so verändern. Wer ein Ersatzteil braucht, bestellt es in spätestens 20 Jahren nicht beim Hersteller, sondern bezahlt für die Datei und druckt es selbst.

3-D-Druck wird keine Alternative zur Massenfertigung sein, wohl aber für Kleinserien von wenigen Hundert oder Tausend Stück. Ein Gerät für voll funktionsfähige Bauteile aus Kunststoff oder Metall kostet zurzeit noch bis zu 250.000 Euro und braucht Stunden, um aus Metall– oder Kunststoffpulver ein streichholzschachtelgroßes Teil in Mikromillimeter-dünnen Schichten aufzubauen.

3D-Drucker für den Hausgebrauch
Ein 3D-Drucker für 220 Euro: Der Micro 3D Printer wurde bereits im Februar 2014 vorgestellt, nun bietet das US-Unternehmen den M3D auf der Crowdfunding-Plattform Kickstarter an. Das Finanzierungsziel des kleinen, würfelförmigen 3D-Druckers lag bei 50.000 US-Dollar - es wurde innerhalb von elf Minuten erreicht. Mittlerweile wurden über 840.000 US-Dollar zugesagt. Die Finanzierungskampagne läuft noch bis zum 7. Mai 2014. Der 3D-Drucker wiegt rund 1 Kilogramm und kann per USB mit dem Computer verbunden werden. Er verarbeitet ABS, Nylon und PLA. Im Schmelzschichtungsverfahren und bei einem Bauraum von 11 x 11 x 12 cm wird nur der Druck von sehr kleinen Gegenständen ermöglicht. M3D will dabei unterschiedliche Kunststofffarben anbieten. Der Kunststoffdraht hat einen Durchmesser von 1,75 mm und wird von einer kleinen Spindel abgerollt, die sich im Gerät befindet. Eine Rolle mit 225 Gramm Druckmaterial soll etwa 12 US-Dollar kosten. Voraussichtlich wird der erste Druckerwürfel im November 2014 ausgeliefert. Quelle: Golem Quelle: Screenshot
140 Euro soll dieser winzige Freihand-3-D-Drucker in der Form eines Stiftes kosten. Damit können besonders feine Strukturen aus erhitztem Kunststoffdraht gemalt werden, dessen Ausgabe-Geschwindigkeit über zwei Tasten gesteuert werden kann. Die Herausforderung für die Entwicklung: Der Lix Pen soll über Kickstarter finanziert werden. Der Stift ist 16,4 Zentimeter lang und hat einen Durchmesser von 1,4 Zentimeter - er wiegt 35 Gramm. Gefüllt wird der Stift mit einem Filament, also Fasern, die rund zehn Zentimeter lang ist und für zwei Minuten zeichnen ausreichen. Die Stromversorgung läuft über USB. Quelle: Golem.de Quelle: PR
Fertig montiert und flott einsatzbereit ist das Modell FreeSculpt von Pearl. Der Drucker kostet 800 Euro. Kompakte Formen lassen sich mit dem Gerät gut erstellen, bei feineren Gegenständen franst das Ergebnis häufig aus. Außerdem sind die einzelnen Schichten deutlich zu erkennen. Für den Preis verdient der Drucker trotzdem das Prädikat CHIP-Preistipp. Quelle: Presse
Ab 1000 Euro ist der iRapid zu haben. Das Modell produziert sämtliche Druckaufträge bis zu einem Volumen von 25 Zentimeter Breite, 15 Zentimeter Tiefe und 12 Zentimeter Höhe. Laut Hersteller ist das Gerät nahezu pannen- und wartungsfrei und hat ein nettes Extra eingebaut: Beim Drucken ist das Innenleben des Geräts beleuchtet, so dass man den Vorgang gut beobachten kann. Quelle: Presse
Für den Fabbster der Firma Sintermask blättern Käufer rund 1500 Euro hin. Dafür können Kunden das Gerät leicht in Betrieb nehmen. Die Grundfläche, auf der das Objekt entsteht, lässt sich leicht justieren. Allerdings ist das Druckmaterial komplizierter einzulegen als bei den Konkurrenzmodellen. Quelle: Presse
Der Ultimaker kostet etwas mehr als 2000 Euro und wirkt mit seiner Holzoptik rustikal. Wer Spaß daran hat, kann sich seinen Drucker selbst zusammenbauen. Ein CHIP-Redakteur braucht dafür etwa 16 Stunden. Für andere Bausätze braucht man schon mal 24 Stunden. Wer darauf keine Lust hat, kann sich seinen Drucker auch vormontiert bestellen. Im Test zeigten sich zwei Nachteile des Ultimaker: Zum Einen muss die Grundfläche häufig justiert werden. Zum anderen sind die Führungsstangen ein wenig zu lang. Foto: Mirko Tobias Schaefer/ Flickr Quelle: Presse
Testsieger ist der Replicator 2 der Firma Makerbot. Er kostet zwar 2350 Euro. Laut CHIP lohnt sich das Geld allerdings. Zwar wackelt die Kontrolleinheit, das Druckergebnis leidet aber nicht darunter. Besonders praktisch: Die Kalibrierung fällt leicht, weil das Gerät nicht mehr als die drei nötigen Einstellschrauben hat. Außerdem fährt der Druckkopf automatisch in die richtige Position. Ein Display zeigt an, welcher Schritt als nächstes folgt. Quelle: Presse

Dank individualisierter Prothesen oder Zahnkronen sowie Teilen für die Luftfahrt oder Autoindustrie lagen die Umsätze mit 3-D-Druck allein im Metallbau 2012 weltweit bereits bei 1,7 Milliarden Euro. „Innerhalb der nächsten zehn Jahre wird sich der Umsatz vervierfachen“, sagt Martin Eisenhut, Partner bei der Beratung Roland Berger in München. Dafür sorgt vor allem, dass die Drucker komplexe Formen ohne Verschnitt am Stück ausspucken, neue Konstruktionen ermöglichen und auch nicht gießbare Legierungen von Spezialmetallen verarbeiten können.

Größte Profiteure des Booms könnten deutsche Maschinen- und Anlagenbauer sein wie SLM Solutions aus Lübeck, Concept Laser aus dem bayrischen Lichtenfels und Weltmarktführer EOS aus Krailling bei München. „Schauen wir auf die Umsatzverteilung, sitzen 80 Prozent der Hersteller in Deutschland“, sagt Eisenhut.

Noch sind sie Wettbewerbern aus den USA oder Asien technisch um Jahre voraus. Doch die Spitzenposition ist ohne öffentliche Förderung wie zum Beispiel das milliardenschwere US-Projekt National Additive Manufacturing Innovation Institute in Gefahr, befürchtet EOS-Strategie-Chef Nikolai Zaepernick: „Wenn die Bundesregierung unsere Position nicht deutlicher unterstützt, werden wir den Vorsprung mittelfristig einbüßen.“

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