Die Entwicklung des 3D-Drucks im privaten und industriellen Bereich

Der 3D-Druck gehört den additiven Fertigungstechniken an. So werden fortschrittliche Techniken bezeichnet, bei denen ein Werkstück Schicht für Schicht aufgebaut wird. Den Gegensatz stellen abtragende Verfahren dar, die bisher üblich waren und es noch sind: Materialien wurden bearbeitet und abgefräst, bis die gewünschte Form erreicht war. Die additive Fertigungstechnik ermöglicht es, durch als Pulver vorliegende Materialien ein Werkstück zusammenzusetzen, indem eine Schicht auf die andere aufgetragen wird. Auf diesem Wege lassen sich Werkstücke schnell und in bisher nicht realisierbaren Formen umsetzen, was im privaten und industriellen Bereich zunehmend gefragt ist.

Überblick über die gesamte Historie

Entwicklung des 3D-Drucks

Es begann alles 1984, als Chuck Hull das erste patentierte additive Fertigungsverfahren anwendete. Dieses hat den Namen Lithografie. Damals kam noch kein pulverisiertes Material zum Einsatz, um das Werkstück zu erschaffen, sondern das Material in verflüssigter Form. Es wurde Schritt für Schritt abgetaucht und durch einen Wischer gleichmäßig auf die gewünschte Form verteilt. Ein Laser härtete die Schicht ab und dann wiederholte sich der Prozess, bis das gesamte Werkstück fertig war. Das Problem bei diesem Verfahren war, dass das hergestellte Werkstück am Ende derart trocken war, dass es leicht zerbrechen konnte.

Mittlerweile gibt es andere additive Fertigungsverfahren:

  • Selektives Laserschmelzen
  • Elektronenstrahlschmelzen
  • Selektives Lasersintern

Diese Verfahren gehören zu den Strahlschmelzverfahren und basieren auf einem genutzten Pulver, welches hoch erhitzt wird, woraufhin es abhärtet und die gewünschte Schicht bildet. Eine Schicht nach der anderen entsteht ein Werkstück, welches diesmal wesentlich fester ist. Techniken wie diese wurden nach Chuck Hulls Verfahren entwickelt. Ein Unternehmen, welches dabei an vorderster Front mitwirkt und ein wahrer Spezialist ist, ist die Fa. FKM. Seit 1994 auf dem Markt aktiv, ist dieser Dienstleister deutschland- und europaweit Pionier im Bereich des Selektiven Laserschmelzens (SLM) und Selektiven Lasersinterns (SLS).

Erst, seitdem die Patente von Hull und dem später eingestiegenen S. Scott Crump ausgelaufen sind – im letzten Jahrzehnt war dies der Fall – sind die Preise durch die Konkurrenz gesunken und auch für den Privathaushalt erschwingliche Modelle auf den Markt gekommen. Die Entwicklung nimmt durch die ansteigende Anzahl an Herstellern jährlich zu. Für die Zukunft existieren mit dem Druck menschlicher Organe kühne Visionen.

Aktueller Einsatz im Privathaushalt und in der Industrie

3D-Drucker im Privathaushalt

Im Privathaushalt finden gewöhnliche 3D-Drucker, wie sie online käuflich sind, Anwendung. Je nach Zahlbereitschaft variieren die Materialien, mit denen der Drucker arbeiten kann, die Qualität, die er ausgibt, und die Leistung. Für Heimwerker ist es praktisch, dass fehlende Schrauben schnell nachgedruckt werden können. Ansonsten lassen sich Geschenke ausdrucken. Gleiches gilt für Deko-Artikel. Wichtig ist stets eine Vorlage, mit welcher der Drucker arbeiten kann. Diese ist auf folgenden Wegen möglich:

  • Objekt ist bereits vorhanden und wird vorgelegt, damit der Drucker es einscannt und nachbildet
  • Software mit lesbaren Dateien zur Vorlage
  • Lesbare Dateien mit Vorlagen auf USB-Stick

In der Industrie hingegen ist alles ein Stück weit größer: Im Rahmen der Messe Formnext in Frankfurt Mitte November 2018 wurden Modelle vorgestellt, die potenziell richtungsweisend für die Industrie 4.0 werden. Von Geräten, die mit bis zu 500 °C Bauteile aus Stahl drucken, bis hin zu Druckgeräten, die mit grünem Leser sogar Reinkupfer und Gold verarbeiten – die Perspektiven erscheinen grenzenlos! Auch Implantate für den medizinischen Bereich, die aufgrund der geringeren Spannungen während des Herstellungsprozesses beim 3D-Druck besonders langlebig sind, sind Teil der Zukunftsforschungen.

3D-Druck: Reihe an Reihe mit anderen Zukunftstrends

Dass der 3D-Druck noch nicht so stark zu den Massen durchgedrungen ist, wird zweifellos daran liegen, dass es neben ihm viele Diskussionen über andere Technologien und Entwicklungen gibt. So ist die KI (Künstliche Intelligenz) derzeit noch stärker in aller Munde. Die Zukunft wird uns viele Überraschungen bescheren – lassen wir uns darauf ein!

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