3D-Druck
„Mamaaaaa! Wo ist die sechste Tasse aus meinem Barbie Tee-Service?“, „Papaaaa, ich finde den einzig passenden LEGO®-Block nicht, wir müssen nochmal in den LEGO-Shop!“, „Mist, jetzt fehlt noch die vierte Spielfigur, ich wollte mich doch erst BEIM Spiel (nicht) ärgern!“ oder „Ich hab da mal eine Idee für ein neues Produkt, mal sehen, wie es aussehen würde.“
Mit diesen vier fiktiven Zitaten habe ich schon einige Möglichkeiten genannt, für die die anscheinend neue 3D-Druck-Technik eingesetzt werden kann. Jedoch wäre es kein „Innovations-Newsletter“-Artikel, wenn hier nicht auch auf die Technik, die Entstehung, weitere Möglichkeiten und die Zukunft eingegangen wird.
Der 3D-Druck ist nicht, wie man vermuten würde eine Technologie des 21. Jahrhunderts. Schon Mitte der 1980er haben Firmen wie 3D Systems Techniken entwickelt, Computer-gestützt Fahrzeugteile, Flacons und weiteres herzustellen [1]. Für den hier verwendeten Stereolithographie-Druck wurde ein Becken mit flüssigem Kunstharz mittels einem Laser bestrahlt und somit Schicht für Schicht punktuell gehärtet. Wenn eine neue Schicht fertig war, fuhr der Objektträger 0,1mm tiefer, und die Nächste wurde erstellt. Aufgrund der benötigten Zeit für ein Objekt, blieb der 3D-Druck eine Randerscheinung, die erst 20 Jahre später wieder mehr in den Mittelpunkt gerückt ist.
Abbildung 1MakerBot Replicator 2
Da durch Crowdsourcing-Projekte wie Kickstarter.com 3D-Drucker nun auch in die Hände von technikaffinen Ottonormal-Verbrauchern gelangen, haben diese Drucker ihren Durchbruch begonnen [2]. Inzwischen gibt es bezahlbare Komplettlösungen [3] aber auch Bauanleitungen um sich selber einen Drucker ins Zimmer zu stellen [4]. Durch die somit höhere Nachfrage, Bekanntheit und Patente dieser Systeme werden immer mehr Materialien und Möglichkeiten gefunden Formen aus dem Computer in der Realität zu modellieren.
Als „Tinte“ dienen nun thermoplastische Kunststoffe, Gips, Titanpulver, sogenannte Biotinte [5] wie auch embryonale Stammzellen [6], wobei in den meisten Fällen nicht mehr per Laser eine Oberfläche gehärtet, sondern jede Schicht gespritzt oder aus Sand gehärtet wird. So gibt es Subtraktive, Additive, Formende und Hybride Modellierungsprozesse, bei denen – wie der Name schon erahnen lässt – zum Beispiel Teile aus einem bestehenden Würfel entfernt werden, Teile hinzugefügt werden oder auch durch Gießen, Schneiden und Drücken das gewünschte Resultat erhalten wird.
Die wohl für den Endverbraucher gängigsten Geräte nutzen das additive Verfahren mit dem Gebrauch von Kunststoffen. Polylactide (kurz PLA) und AcrylnitrilButadienStyrol (kurz ABS) werden in Stangen gekauft, die die Form von Heißklebestoffen haben, geschmolzen und über eine Düse aufgetragen. Beide Stoffe haben ihre Vor- und Nachteile gegenüber dem Anderen. PLA ist leicht zu handhaben weil dieser schon bei 60°C schmilzt, was aber auch der große Nachteil ist, da die Belastbarkeit nicht so gegeben ist wie bei ABS. ABS ist in etwa so wie der LEGO®-Grundstoff, und wird als Vorteil bei 100°C weich, wodurch wiederum beim sehr lange dauernden Druckvorgang, das Modell unten schon wieder abkühlt, hart wird und sich somit zusammenzieht, wenn oben noch gedruckt wird.
Hat man sich für einen Stoff entschieden, kann am Computer durch kommerzielle (z.B. MakerWare [7]), wie auch kostenlose Software (z.B. MeshLab [8]) ein Modell geplant und konstruiert werden, was zum Schluss an den Drucker gesendet wird. Den Einsatzgebieten sind hierbei keine Grenzen gesetzt. Spielzeuge, Brettspiele [9], Spielfiguren, Werbemittel, Ersatzteile, Mode [10] [11], Prototypen, StopMotion-Masken [12], ganze Produktlinien und sogar komplette Fahrzeuge [13] werden schon gedruckt. In der Medizin wird unter anderem Titanpulver genutzt um Knochen nachzubilden [14], Kunststoffe verwendet um Stützsysteme für kollabierende Lungen herzustellen oder embryonale Stammzellen um Testumgebungen zu schaffen.
Aber es geht auch offensichtlicher. Cortex [15] beispielsweise ist ein Gipsverband aus dem 3D Drucker, der allerdings aufgrund der hohen Kosten und der langen Druckzeit noch nicht marktreif ist. Bei dieser Gipsalternative wird mit der Röntgenaufnahme des gebrochenen Körperteils ein 3D-Modell erstellt über das durch eine CAD-Software ein Netz gelegt wird. Dieses Netz wird gedruckt und juckfrei, luftdurchlässig und duschtauglich auf zum Beispiel den Arm aufgetragen.
Abbildung 2: Cortex (Jake Evill)
Doch leider wird wie schon bei so vielen anderen nutzbringenden Techniken diese auch missbraucht. In Amerika haben sich einige Firmen auf den Verkauf von Waffenvorlagen für den Druck spezialisiert [16] [17]. Ganze Waffen können mit Hilfe der Vorlage und einem Drucker zu Hause gebaut und nicht registriert genutzt werden.
Abbildung 3 Waffe aus dem 3D-Drucker
Der aktuelle 3D-Druck ist noch lange nicht komplett ausgereift und für den normalen Hausgebrauch auch noch zu teuer. Da aber die Community wächst, mehr Firmen auf den Zug aufspringen, Fördermittel fließen und somit die Nachfrage steigt, wird in ein paar Jahren das Erstellen des so lange gesuchten Bauklötzchens auch in den Haushalten Realität werden.
Jetzt gönne ich mir erst mal ein Schnitzel, vielleicht ja eins aus dem 3D-Drucker [18].
Quellenverzeichnis
[1] YouTube, „3D Systems on Good Morning America - January 1989,“ [Online]. Available: http://www.youtube.com/watch?v=NpRDuJ5YgoQ. [Zugriff am 2013].
[2] KICKSTARTER, „Zortrax M200 - professional desktop 3D printer,“ [Online]. Available: http://www.kickstarter.com/pro…sional-desktop-3d-printer. [Zugriff am 2013].
[3] 3D Systems, „How To Buy A Personal 3D Printer,“ [Online]. Available: http://www.3dsystems.com/3d-printers/personal/buy-now. [Zugriff am 2013].
[4] A. Burger, „Wir bauen einen 3D Drucker,“ [Online]. Available: http://wir-bauen-einen-3d-drucker.de/projekt-mm-1-5-linear/. [Zugriff am 2013].
[5] golem.de, „Ein Ohr aus Biotinte,“ [Online]. Available: http://www.golem.de/news/3d-dr…-biotinte-1302-97776.html. [Zugriff am 2013].
[6] golem.de, „Forscher drucken mit embryonalen Stammzellen,“ [Online]. Available: http://www.golem.de/news/3d-dr…ammzellen-1302-97419.html. [Zugriff am 2013].
[7] MakerBot, „MakerWare™,“ [Online]. Available: http://www.makerbot.com/makerware/. [Zugriff am 2013].
[8] MeshLab, „MeshLab,“ [Online]. Available: http://meshlab.sourceforge.net/. [Zugriff am 2013].
[9] Thingiverse, „Pocket-Tactics: Legion of the High King against the Tribes of the Dark Forest (Version 2),“ [Online]. Available: http://www.thingiverse.com/thing:41740. [Zugriff am 2013].
[10] Continuumfashion, „future. fashion. forward.,“ [Online]. Available: http://www.continuumfashion.com/N12.php. [Zugriff am 2013].
[11] golem.de, „Rapid Prototyping für den Laufsteg,“ [Online]. Available: http://www.golem.de/news/3d-dr…-laufsteg-1301-97106.html. [Zugriff am 2013].
[12] CHIP Online, „Die kuriosesten Kreationen aus dem 3D-Drucker,“ [Online]. Available: http://www.chip.de/bildergaler…erie_60064851.html?show=2. [Zugriff am 2013].
[13] KOR EcoLogic, „Urbee 2,“ [Online]. Available: http://korecologic.com/about/urbee_2/. [Zugriff am 2013].
[14] SPON, „Knochenersatz: Frau erhält neuen Unterkiefer aus 3D-Drucker,“ [Online]. Available: http://www.spiegel.de/wissensc…-3d-drucker-a-813885.html. [Zugriff am 2013].
[15] JAKE EVILL, „CORTEX - JAKE EVILL,“ [Online]. Available: http://jakevilldesign.dunked.com/cortex. [Zugriff am 2013].
[16] golem, „Baupläne für 3D-Pistole aus Suchmaschine gelöscht,“ [Online]. Available: http://www.golem.de/news/druck…geloescht-1305-99214.html. [Zugriff am 2013].
[17] noz.de, „Waffen für alle aus dem 3D-Drucker - Texaner will Anleitung online stellen,“ [Online]. Available: http://www.noz.de/deutschland-…-anleitung-online-stellen. [Zugriff am 2013].
[18] golem.de, „Bioprinting: Modern Meadow druckt Schnitzel,“ [Online]. Available: http://www.golem.de/news/biopr…schnitzel-1208-93895.html. [Zugriff am 2013].
[19] Thingiverse, „Makerbot,“ [Online]. Available: http://www.thingiverse.com/. [Zugriff am 2013].
[20] t3n, „3D-Drucker: Die Technologie im Überblick,“ [Online]. Available: http://t3n.de/magazin/3d-druck…t-schicht-zukunft-230252/. [Zugriff am 2013].
[21] Wissen.de, „3D-Print,“ [Online]. Available: http://www.wissen.de/3d-print. [Zugriff am 2013].
[22] 3ddruck.com, „Teil2: Übersicht der aktuellen 3D-Druckverfahren,“ [Online]. Available: http://3druck.com/grundkurs-3d…3d-druckverfahren-462146/. [Zugriff am 2013].
[23] golem.de, „Implantat aus 3D-Drucker rettet Säugling das Leben,“ [Online]. Available: http://www.golem.de/news/atmun…das-leben-1305-99463.html. [Zugriff am 2013].
[24] 3DPO, „3D Prtin Online - Das 3D Druck Magazin,“ [Online]. Available: http://3dpo.de/. [Zugriff am 2013].