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  • 03.09.2016, 10:19 Uhr
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  • Rhein-Main
3D-Druck

Trends der Zukunft - spannende Business-Neuheiten aus dem Bereich des 3D-Drucks

Ein Gedankenspiel: Schauen Sie sich im Raum um. Sie entdecken viele Objekte, die auf dem Schreibtisch um Sie herum verteilt sind – ein Kugelschreiber beispielsweise. Schauen Sie auf die Details, den Bildschirm, werfen Sie einen Blick auf die kleinen Komponenten, die daran sichtbar sind.

Überlegen Sie nun, wie diese Einzelteile hergestellt wurden, welches Verfahren zum Einsatz kam um beispielsweise das Spiral-Kabel der Telefonanlage zu fertigen. Wurde es geschnitten, gegossen oder aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt? Welches der Teile um Sie herum könnte aus einem 3D-Drucker stammen? Die Antwort lautet: Mehr als Sie denken. Denn der 3D-Druck schreitet immer weiter fort, mit Hilfe verschiedenster Materialien und neuer Fertigungsweisen werden immer mehr Herstellungsverfahren vom 3D-Druck abgelöst. Zeit für einen Blick auf aktuelle Möglichkeiten, Anwendungsbereiche und Materialien.

Überraschend vielseitig: Die Anwendungsbereiche

Durch den 3D-Druck können neben Kleinteilen aus allen möglichen Bereichen, die wegen einer komplexen Form ungeeignet zum Ausstanzen sind, auch Prototypen jeglicher Art hergestellt werden. Das ist vor allem in der Entwicklung interessant. CAD-Programme kommen inzwischen beinahe überall zum Einsatz, von der Medizin-Technik zum Architekten, der früher noch mühevoll Finn-Pappe oder Holzleisten zuschneiden musste, um das Modell des geplanten Objekts zu erstellen. Da ist der Schritt zum 3D-Drucker nur die logische Konsequenz. Durch das 3D-Modell zum Anfassen kann ein guter Überblick über die letztendliche Form gewonnen werden, mögliche Schwachstellen können entlarvt und anschließend angepasst werden. Die Anfertigung des Modells mit einem 3D-Drucker geht da wesentlich schneller als das „Zusammenbasteln“ per Hand. Rapid Prototyping von VISIOTECH ist dabei eine Möglichkeit, auch ohne eigenen 3D-Drucker an ein solches Modell zu kommen. Expertise, verschiedene Herstellungsverfahren und die Erfahrung von anderen können dabei das Modell noch weiter optimieren. Grundsätzlich werden verschiedene Arten von Modellen unterschieden:

  • Design-Modelle
  • Ergonomie-Modelle
  • Funktions-Modelle
  • Proportions-Modelle
  • Technische Prototypen

Mit dem Zugriff auf verschiedene additive, also aufbauende, und subtrahierende, abtragende, Herstellungsverfahren kann darauf eingegangen werden, welche Funktion das Modell erfüllen soll: Die Architektur beispielsweise benötigt in erster Linie ein Design-Modell, mit dem die Optik, die Oberflächenstruktur und die Passgenauigkeit überprüft werden kann. Andere Modelle könnten auf ihre Ergonomie und Passform überprüft werden, andere auf die Funktionalität. Dank des technischen Fortschritts können auf diese Weise unterschiedlichste Objekte vergleichsweise schnell hergestellt werden – und wesentlich günstiger als zuvor, da die Herstellung mit 3D-Druck-Verfahren nicht so zeit- und personalintensiv ist wie andere Verfahren.

In anderen Bereichen wie der Medizin-Technik können ganze Fertigungen vom 3D-Drucker übernommen werden. Bei der Herstellung von Prothesen beispielsweise ist in den seltensten Fällen eine Massenproduktion möglich. Das basiert auf dem einfachen Grund, dass jeder Patient anders ist. Die Prothese muss schließlich auf die individuellen Gegebenheiten und Maße angepasst werden, so dass eine Herstellung auf Maß letztendlich besser und effizienter ist als eine Massenanfertigung mit späterer Anpassung. Hier gibt es schier unendliche Möglichkeiten, die auch in Zukunft weiter ausgeweitet werden. Das ist nicht zuletzt auch den innovativen Materialien zu verdanken, die zum 3D-Druck verwandt werden.

Die große Innovation: Unterschiedliche Materialien

Zu Beginn wurden 3D-Drucke nur mit Kunststoffen angefertigt – diese Palette hat sich inzwischen wesentlich erweitert. So können inzwischen neben verschiedenen Arten von Kunststoffen, die jeweils eigene Eigenschaften wie unterschiedliche Elastizitäten und Härtegrade aufweisen, auch Metalle gedruckt werden. Edelstahl, Aluminium, Titan oder Werkzeugstahl finden ihren Weg durch den Druckkopf, jeweils in unterschiedlichen Aggregatzuständen: Diese reichen von pulverisiert über flüssig bis hin zum festen Zustand. Verschiedene Verfahren können diese dann beispielsweise mit Hilfe von Lasertechnik zum Modell zusammenfügen.
Ebenfalls möglich ist die Verwendung von Keramik oder auch Glas. Glas wird dabei in Form von Pulver verwendet, was dann durch den 3D-Drucker neu modelliert werden kann. Der Druckraum ist über 500°C heiß, wodurch das Glas aus dem Druckkopf fließt und in seine neue Form gebracht wird:

Aber auch Beton und Sand können mit Hilfe von verschiedenen Verfahren verarbeitet werden. Bei der Entwicklung und der Entscheidung für das richtige Herstellungsverfahren wird dabei immer zunächst geschaut, welche Eigenschaften und Funktionen das Modell am Ende erfüllen und aufweisen soll. Dementsprechend wird auch das Material ausgewählt. Mit dem Schritt, Metall zu drucken, besteht auch die Möglichkeit, zukünftig elektronische Teile zu drucken, wie beispielsweise Platinen, Kleinst-Teile eines Autos oder anderer Maschinen.

Was die Zukunft wohl bringen mag: Ein Ausblick

Der 3D-Druck ist dabei, die Fertigung zu revolutionieren. In Zukunft wird es wohl möglich sein, auch größere Teile zu drucken, was vor allem in der Fertigung kleinerer Produktionen oder individueller Gegenstände wie Prothesen von Vorteil ist. Über die kontinuierliche Forschung an weiteren Materialien wird somit immer mehr möglich und weiter erschlossen. Forscher rund um die Welt experimentieren dazu mit verschiedensten Drucktechniken, um die Eigenschaften der Modelle bzw. der gedruckten Produkte weiterhin zu optimieren. Experten sagen, dass das Ende der Fahnenstange noch lange nicht erreicht ist – man darf weiterhin gespannt bleiben, was die 3D-Drucktechnik noch bringen wird. Bis dahin werden überall verschiedenste Fertigungen genutzt, um das Feld auszuweiten – wie beispielsweise an einer chinesischen Kunsthochschule, wo Studenten eine 3D gedruckte Möbelreihe entwickelten. Kreative Köpfe treiben so die Branche weiter voran.

Auch im privaten Bereich werden wohl früher oder später 3D-Drucker Anwendung finden. Entwickler sprechen von selbstgedruckter Mode von zu Hause aus, Essen aus dem 3D-Drucker oder auch Mini-Me’s, die als Tischaufsteller oder Geschenk einen tollen Gag abgeben. Sicher ist: Da kommt noch einiges.

(Redaktion)


 


 

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