Was immer Sie wollen, wo immer Sie sind, wann immer Sie es brauchen: Der 3D-Druck revolutioniert die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden. Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie nutzen immer mehr Industrien das innovative Verfahren – und erproben sein Potenzial, die Zukunft der Fertigung zu verändern.
Story
Warum 3D-Druck die industrielle Fertigung transformieren wird
In der traditionellen Fertigung gilt: Je höher die Stückzahl, desto besser. Auf großen Produktionslinien werden in Fabriken enorme Mengen an Produkten hergestellt, bevor sie in riesige Container verpackt, auf Schiffe gestapelt und zu Kunden auf der ganzen Welt transportiert werden. Das hält die Kosten für ein einzelnes Produkt niedrig, bringt aber auch hohe Kosten für die Lagerung großer Bestände mit sich – und führt zu Problemen, wenn sich der Versand verzögert.
Dieser Fokus auf Größe ist seit Jahrzehnten das Herzstück der Fertigung, aber jetzt zielt eine neue Technologie darauf ab, die Fertigung langfristig zu verändern: der 3D-Druck. Dieses revolutionäre Verfahren kann es Herstellern ermöglichen, alles, was sie wollen, wann immer sie es wollen, an einem Ort herzustellen, der dem Endkunden viel näher ist. Das würde die Kosten für Lagerung und Transport reduzieren und gleichzeitig die Freiheit bieten, das Design bis ins kleinste Detail zu individualisieren – von Turnschuhen, die genau auf die Maße Ihrer Füße abgestimmt sind, bis hin zu einem vollständig personalisierten Innenraum für Ihr Auto.
3D-Drucktechnologien entwickeln sich mit hoher Geschwindigkeit, aber der industrielle Wandel steht erst am Anfang.
Was genau ist 3D-Druck?
Grundsätzlich geht es beim 3D-Druck darum, Objekte schichtweise zu erstellen: Dies kann mit Materialien geschehen, die sich nach dem Drucken von einer Flüssigkeit in einen Feststoff verwandeln, oder mit pulverförmigen Substanzen, die sich zu einem Feststoff verbinden. Der Prozess verwendet digitale Designdateien, um Hightech-Drucker zu programmieren, die ein Objekt mit den gewünschten Abmessungen produzieren. Die Technologie wurde erstmals Anfang der 80er Jahre eingesetzt – und profitiert seitdem von massiven Qualitätsverbesserungen bei Druckern, Software und Materialien.
Der 3D-Druck erregte die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit, als futuristisch klingende Vorzeigeprojekte auf der Bildfläche erschienen. Im Jahr 2015 berichteten Zeitungen und Online-Medien zum Beispiel über ein mobiles Konferenzgebäude in Amsterdam: Die Fassade des Gebäudes wurde im 3D-Druck erstellt. Auch ein weiteres Projekt am nahegelegenen Flughafen Schiphol, bei dem die Passagiere nun über einen mit dieser neuen Technologie hergestellten Boden laufen können, wurde von der Öffentlichkeit begeistert aufgenommen.
Große Wirkung für kleine Objekte
Während solche Projekte die Menschen wegen ihrer schieren Größe faszinieren, geht es bei einigen der spannendsten Durchbrüche im Bereich 3D-Druck jedoch um viel kleinere Objekte. So nutzen viele Hersteller die Technologie bereits, um Prototypen von Bauteilen und Komponenten herzustellen. Dabei ersetzt der 3D-Druck die aufwendige Herstellung von Prototypen durch Spritzgussverfahren. Hierfür müssen zunächst neue Werkzeuge für die Herstellung der Teile entwickelt werden, was Zeit und Geld kostet.
Design, Druck, Prototyp
Beim 3D-Druck hingegen öffnen Hersteller einfach eine digitale Designdatei und klicken auf Drucken. Innerhalb kurzer Zeit haben sie den Prototyp in der Hand. Tatsächlich wird der 3D-Druck nun auch für funktionale Prototypen eingesetzt: So können die Prototypen tatsächlich für die beabsichtigte Funktion des Bauteils genutzt werden – und der Hersteller erhält ein klares Bild davon, ob sein Design funktioniert oder nochmal überarbeitet werden muss. Damit ist es nur noch ein kleiner Schritt bis zum Einsatz des 3D-Drucks innerhalb eines traditionellen Produktionsprozesses.
Maßgeschneiderte Produkte
Einige Experten prognostizieren, dass die Technologie eines Tages noch weiter gehen und einen kompletten Produktionsprozess ersetzen könnte. Das größte Potenzial für diese Transformation liegt in der Herstellung kleiner Chargen kleinerer Produkte. Schuhe sind ein Beispiel: Manchmal trägt man Größe 42 von einer Marke und Größe 43 von einer anderen, oder ein Fuß ist etwas größer als der andere. Mit dem 3D-Druck-Verfahren können Verbraucher bald Schuhe bestellen, die an die einzigartige Größe und Form ihrer Füße angepasst sind. Auch die Medizintechnologie bietet interessante Anwendungsmöglichkeiten für den 3D-Druck: Klammern, Stifte und Gewebebahnen, die während der Operation verwendet werden, könnten eines Tages genau auf den Patienten zugeschnitten werden, was den Komfort erhöht und gleichzeitig die Abfallreste reduziert.
Pflaster mit einem hautverträglichen, druckempfindlichen Klebstoff für die Nutzung in der Medizintechnik.
Natürlich sind 3D-Druckteile nicht sofort nach dem Druckvorgang einsatzbereit: Sie erfordern einen letzten Feinschliff, um die Qualität zu verbessern, Funktionen hinzuzufügen und die Endmontage zu ermöglichen. In der industriellen Fertigung werden viele dieser Veredelungen in der Nachbearbeitung manuell vorgenommen. Dies spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung von 3D-Druckteilen, indem wichtige Funktionalitäten wie Feuerbeständigkeit sowie Schutz gegen hohe Temperaturen oder UV-Licht hinzufügt oder die Teile wasserdicht gemacht werden. Sind die Teile gereinigt oder mit einer speziellen Beschichtung versehen, können sie die gewünschte Funktion erfüllen.
Eine aus Loctite-Materialien 3D-gedruckte Wand im Innovations- und Interaktionszentrum von Henkel in Dublin.
Die nächste industrielle Revolution
In vielen Branchen werden inzwischen Partnerschaften und Forschungskooperationen rund um das Thema 3D-Druck etabliert. Diese bringen innovative Akteure mit sehr unterschiedlichen Fachkenntnissen und Erfahrungen zusammen. Sie zielen darauf ab, maßgeschneiderte Technologien zu erforschen, die einfache, schnelle und automatisierte digitale Produktionsprozesse auf Basis des 3D-Drucks für Autoteile, Schuhe, medizinische Geräte und vieles mehr zu ermöglichen. Das ultimative Ziel ist es, die traditionellen Herstellungsverfahren zu ersetzen und die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden, radikal zu verändern: mit der vierten industriellen Revolution.
