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3D-Druck: Mehr als nur ein Märchen oder Science Fiction!

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Für viele gilt der 3D-Druck als bloße Spielerei. Doch mit dem Additive Manufacturing – so wird der 3D-Druck in der Wissenschaft bezeichnet – sind bereits jetzt schon erstaunliche Dinge wie das Drucken von Organen sowie ganzen Häusern möglich. Thomas Dürr gab auf der Trendkonferenz Disrupt 2016 einen Überblick, wofür dieses Verfahren bei Siemens bereits eingesetzt wird.

Noch kein Nutzen für Endverbraucher ersichtlich

Laut  Marktforschungsinstitut Gartner werden bis zum Ende dieses Jahres weltweit über 450.000 3D-Drucker verkauft. 2015 war es gerade einmal die Hälfte! Bis 2020 soll die Anzahl der verkauften Drucker auf 6,7 Millionen steigen. Dennoch geht Thomas Dürr davon aus, dass momentan zwar ein Hype rund um das Thema 3D-Druck herrscht, der Nutzen für den Endverbraucher momentan jedoch noch nicht eindeutig identifizierbar ist.

In der Industrie hingegen haben sich schon viele Vorteile durch das additive Verfahren gezeigt. Diese Erkenntnis beschränkt sich jedoch nicht nur auf zum Beispiel die Maschinenproduktion. Auch in vielen weiteren Bereichen wird 3D-Druck bereits genutzt.

3 Bereiche außerhalb der Produktion, in denen der 3D-Druck bereits eingesetzt wird:

1

Medizin

Zwar ist es noch nicht möglich Organe zu drucken, die innerhalb des Menschen überleben, das Fertigen von künstlicher Haut ist jedoch bereits geglückt. In der Zahnmedizin ist die additive Fertigung schon lange angekommen: Dort werden Titan-Prothesen erstellt, die viel passgenauer sind als alle früheren Prothesen. Auch andere Prothesen-Arten lassen sich mit einem 3D-Drucker leicht fertigen. Diese gibt es sowohl im High-End als auch im Low-Cost-Bereich. Letztere erfüllen ihren Zweck bereits in den afrikanischen Entwicklungsstaaten.

Mediziner profitieren außerdem von dieser Technologie, da sie schwierige Operationen und Eingriffe an plastischen Modellen der Körperteile üben können, ohne den Patienten zu gefährden.

Medizin

2

Gastronomie

Auch das Drucken von Fleisch ist alles andere als Science Fiction. Biofabrication heißt das noch teure aber bereits anerkannte Verfahren. Dabei wird Tieren Zellgewebe entnommen, welches isoliert und teilweise modifiziert wird. Im Bioreaktor vermehren sich die (Stamm-)Zellen millionenfach und werden anschließend durch den 3D-Drucker zu einer festen Masse. Dieses Verfahren lässt sich nicht nur auf ein saftiges Steak, sondern auch auf die Haut der Tiere ausweiten. Somit können Ledertaschen und –schuhe produziert werden, ohne dass Tiere darunter leiden.

3

Immobilienbranche

In China wurde eine Villa mit über 1.000 Quadratmetern Wohnfläche innerhalb weniger Tage gedruckt. Sie wurde aus einem sechs Meter hohen 3D-Drucker gefertigt. In Dubai ging man sogar einen Schritt weiter und fertigte alle Einrichtungsgegenstände des 3D-gedruckten Hauses mit Hilfe der additiven Fertigungstechnologie.

Die Vorteile des Additive Manufacturings

Doch kommen wir wieder zurück zur Produktion: Die additive Fertigung ist laut Dürr eine Schlüsseltechnologie, die in der Produktion bereits zur Erfüllung anspruchsvoller Marktanforderungen verwendet werden kann. Leichte, stabile Gegenstände mit Hohlräumen werden dadurch ermöglicht. Dies wäre mit Bohren oder Spritzguss gar nicht realistisch. In der Raumfahrt ist das besonders entscheidend: Jedes Gramm weniger spart Treibstoff.

Professionelle 3D-Drucker erlauben es zudem, kleinste Bauteile zu entwickeln. So gelang es Forschern der Universität Wien, die Londoner Tower Bridge in der Größe eines menschlichen Haares zu drucken.

Außerdem wird durch den 3D-Druck auch die Verschwendung vermieden. Es kann so gedruckt werden, dass überhaupt kein Abfall produziert wird wie beispielsweise beim Spritzguss.

Es gibt nicht DIE 3D-Technologie

Doch es gibt nicht die eine 3D-Technologie in der Produktion. Zwar ist die Vorgehensweise meist ähnlich: Zunächst gibt es eine Skizze, die am Computer entworfen wird. Die Dauer des Druckvorgangs kann allerdings je nach Größe und Auflösung stark variieren und sogar mehrere Tage beanspruchen. Auch die Anzahl möglicher Materialien, die verwendet werden können, steigen vermehrt. Konnten früher nur Kunststoffe verwendet werden, sind heute Edelstahl, Aluminium, Titan oder auch Keramik und Glas sowie Beton und Sand eine Option.

Der Schlüssel zum Erfolg liegt laut dem Siemens Mitarbeiter also in der Auswahl der richtigen additiven Fertigungstechnologie. Diese hänge vom Material und von der Aufbaugeschwindigkeit sowie dem Genauigkeitsanspruch ab. Mögliche Produktionstechnologien sind:

Material Extrusion, das verbreitetste Verfahren mit geschmolzenem Kunststoff

Das Pulver verwendende 3D-Verfahren Powder Bed Fusion

Directed Energy Deposition für das Formen von Metall wie Titan und Stahl

Vat Photopolymerization mit flüssigem UV-empfindlichen Kunststoffen

Das mit wachsähnlichen Materialien und hohe Genauigkeit erreichende Material Jettin

Das flüssige Bindemittel auf Pulverschicht auftragende zu Material verbindende Binder Jetting

3D-Druck führt zu neuen Innovationen?

Durch das additive Fertigungsverfahren müssen Entwickler und Ingenieure jedoch andere Qualitäten mitbringen als bisher. Denn Funktionalitäten müssen neu gedacht werden, da Sie direkt in das 3D-Design eingebaut werden müssen. Dieses Umdenken führt oft auch dazu, dass andere Prozesse und Fertigungstechniken überdacht werden, sodass neue  Innovationen daraus resultieren können. Durch den 3D-Druck werden außerdem Vorräte und Lagerhallen bald nicht mehr nötig sein, denn Ersatzteile können direkt dann produziert werden, wenn sie gebraucht werden.

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Marina Vogt

Bei Management Circle bin ich für die Digitalisierungs- und Immobilien-Themen sowie die Assistenz-Veranstaltungen zuständig. In den drei Blogs informiere ich Sie über neue Entwicklungen in diesen Bereichen. Vor meiner Tätigkeit bei Management Circle habe ich Germanistik in Frankfurt und Paderborn studiert. Ich freue mich über Fragen, Anregungen und einen
regen Wissensaustausch!

Dieser Beitrag hat 5 Kommentare

  1. Privat wird es in Zukunft wohl keinen 3D Drucker geben, der einem einfach alles erstellt. Von den Stoffen, die man dafür braucht, wohl eher unmöglich. Aber die Fortschritte, die man mit 3D Druckern im gewerblichen Bereich macht, ist schon beeindruckend. Auch Medizinisch wird da in Zukunft sicherlich einiges gehen.

  2. Das ist ein sehr informativer Artikel zum Thema 3D-Drucker! 3D-Drucker werden heute schon in vielen Bereichen verwendet, in der Zukunft werden sie aber bestimmt noch viel öfter zum Einsatz kommen. In letzter Zeit wurden da wirklich beeindruckende Fortschritte gemacht.

  3. Schließe mich den Vorkommentatoren an! Das ist ein sehr informativer Artikel zum Thema 3D-Drucker. Da ja der Artikel auch schon wieder etwas älter ist, und ich grad ein wenig rumgesurft hab zu dem Thema woll ´t ich anregen, vlt zum Thema „Glas 3-d“ etwas zu schreiben. Ist der neueste Schrei

    1. Hallo Sarah,

      vielen lieben Dank für den Tipp. Glas-3D ist mir noch nicht bekannt, sodass ich gerne dazu in den nächsten Wochen recherchieren werde. Ich persönlich finde bereits den 3D-Druck mit Stammzellen sehr beeindruckend und bin gespannt, wohin die Reise uns führt!

      Viele Grüße
      Marina Vogt

  4. @Carmen: Warum sollte es in Zukunft keinen 3D Drucker für Privatanwender geben, der „einem einfach alles erstellt“? Wenn man sich die Stoffe leisten könnte?. Geldmäßig ist doch nach oben kaum eine Grenze. Wer jetzt 2 Millionen für einen Privatjet ausgeben will, macht das. (Falls das Gerät und die Materialien dazu in Zukunft so teuer sein sollten, was ich jetzt nicht glaube.) Und technisch ist es in 10, 20, 50 Jahren womöglich so normal, wie heute Smartphones. Vor 20 Jahren wären die sicher noch utopisch gewesen…

    @Marina Vogt: Der Nutzen für den Endverbraucher ist momentan vielleicht noch nicht eindeutig identifizierbar, aber tendentiell lässt sich doch schon sagen, dass man damit Dinge herstellen kann, die man benötigt oder haben will. Geliefert werden die Produkte dann eher nicht mehr, sondern die individuellen Anleitungen, die Geld kosten. Dann noch Materialkosten. Je nach Wunsch. Und fertig ist das neue… oder reparierte…

    Heutzutage haben besonders Modellbauer den Nutzen entdeckt, denke ich.

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