Aus dem Unterricht des CAS Disruptive Technologies mit Philipp Binkert berichtet Fabian Fauquex :

Nachdem der erste 3D Drucker bereits 1983 von Chuck Hull efunden wurde, beantwortet dieser Beitrag die drei häufigsten Fragen zu 3D Drucken:

  1. Wo werden heute 3D Drucker bereits eingesetzt?
  2. Wie funktioniert 3D drucken?
  3. Wie sieht die Zukunft mit 3 Drucker aus?

1. Wo werden heute 3D Drucker bereits eingesetzt?

 

Architektur

In der Architektur werden 3D Drucker für die Modellierung von Gebäuden und Städten wie bspw. von der Stadt Luzern bereits eingesetzt. Doch nicht nur für die rasche Herstellung von Modellen, sondern bereits auch für den Bau von Gebäuden wie das futuristische Büro aus Dubai (siehe Bild) , den Bau von Wohnhäusern oder die flexible Gestaltung von verzierten Fassaden. Besonders beeindruckend ist der Bau einer Brücke in Amsterdam:

Mode

Ist es nicht wünschenswert, individualisierte Kleidung zu tragen? Die Kollektionen von Iris van Herpen geben einen ersten Eindruck, wie Kleider aus dem 3D Drucker aussehen könnten. Neben Kleidungsstücke sind Schuhe oder Schuhsohlen weitere Einsatzgebiete. Warum aber nicht gleich Baumwolle als Material für den 3D Drucker verwenden?

 

Automobilindustrie

Bereits heute ist es branchenüblich, dass sämtliche Fahrzeuge in der Entwicklung zuerst aus einem 3D Drucker stammen. Doch nicht nur für das Prototyping, sondern auch aufgrund der Leichtigkeit und Geschwindigkeit in der Herstellung wird 3D Printing für Autos für den Endverbraucher genutzt. Das folgende Beispiel zeigt auf, wie ein Auto mit einem Gerüst aus einem 3D Drucker stammend und einem Stoffbezug von einem Outdoor-Hersteller hergestellt wurde:

 

Medizin

Kennst du noch die Zahnspange aus Metall oder auch Gartenhaag genannt? Bereits heute werden Zahnspangen individuell und transparent gedruckt. Aber nicht nur für den Dentalbereich sondern auch in anderen Bereichen bietet 3D Printing neue Möglichkeiten. Prothesen oder Instrumente zur Bewegungsunterstützung ist ein Bereich davon, wie das folgende Beispiel von Emma darstellt:

 

Luft- & Raumfahrt & Militär

Weitere Einsatzgebiete von 3D Druckern sind generell das Drucken von Ersatzteilen. Ohne grossem Logistikaufwand (Transport Ersatzteile etc.) können Ersatzteile Vorort und je nach Bedarf gedruckt werden. So hat bspw. die Amerikanische Militär eine rapid equipping force – wie auf dem Bild dargestellt. Auch der Transport eines 3D Druckers auf den Mars für die Erstellung von Werkzeugen und Ersatzteilen erscheint sinnvoll. Oder können 3D Drucker sogar für den Aufbau einer Basis wie im Video für eine Mond-Basis eingesetzt werden?folgenden

 

2. Wie funktioniert 3D drucken?

Je nach Anforderungen an das Produkt kann zwischen einer der nachfolgenden 3D Druckmethoden ausgewählt werden:

Fused deposit modelling (FDP)

  • Material: Kunststoff (1 Rolle kostet zwischen 30 – 60 Franken)
  • funktioniert wie eine “Heissleimpistole”
  • Schichtweise aufgebaut
  • Nicht sehr schnell
  • Eingesetzt für: Prototyping & Manufacturing (Stossstangen oder Lego)

 

Color Jet printing (CJP)

  • Material: Gips
  • Nachteile: Gips geht kaputt, teurer als Kunststoff
  • Ziemlich schnell
  • Eingesetzt für: Architekturmodelle mit Innenräume, Portraits, Prototyping

 

Stereolitographie (SLA)

  • Material: Unterschiedliche Materialien in Bezug auf Farbe, Stärke, Flexibilität
  • Hochpräzise, glatte Oberflächen
  • Nachteil: Stützmaterial muss teilweise aufwendig weggebrochen werden, Nachbehandlung
  • Eingesetzt für: Prototyping, Automobilindustrie
  • Möglichkeit von hybriden Ansätzen: Multijet, polyjet printing; manchmal mit Wachs

 

Selective Laser Sintering (SLS)

  • Material: Pulver, Metall
  • Eingesetzt für: Manufacutring
  • Nachteil bei Metall: viel Aufwand zum wegbrechen, polieren etc.
  • FDM & Metall: Bei der Endverarbeitung im Ofen schrumpfen die Teile ca. 20%

 

3. Wie sieht die Zukunft mit 3 Drucker aus?

Folgende Thesen lassen sich für die nahe Zukunft aufstellen:

  • Weitere Zunahme der Nachfrage nach personalisierten Produkten (Beispiel: Zahnspange)
  • Ausbau Online Shops für 3D Produkte, Ersatzteile etc. (Beispiel: thingiverse)
  • Vereinfachung & günstigere Technologien: 3D Scanner & 3D Drucker für Endkonsumenten
  • Additive Manufacturing als zukünftiges Produktionsmodell: zertifiziert & Ausbildungsmöglichkeiten

Dies sieht dann in etwa so aus:

Roadmap 3D Printing: