3D-Drucker: Ein Gewinn für die Wirtschaft oder der Verlust von Kontrolle und Arbeitsplätzen?

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Egal ob Kunststoff, Metall, Keramik oder Kunstharz, 3D-Drucker fertigen aus den verschiedensten Materialen Gegenstände an. Je nach Druckertyp und Einsatzgebiet könnten in der Industrie so, Geld und Zeit gespart werden. Die Verwendung von 3D-Druckern ist aber auch für den Privatgebrauch möglich.

Doch was macht so ein 3D-Drucker, trägt diese Technologie wirklich dazu bei, dass Arbeitsplätze verloren gehen und kann kontrolliert werden, was sich die Menschen damit ausdrucken?

Wie funktioniert ein 3D-Drucker?

3D-Drucker arbeiten mit dem Prinzip der additiven Fertigung. Das Material wird Schicht für Schicht so aufgetragen, dass am Ende der gewünschte Gegenstand entsteht. Dafür wird, so wie bei jedem anderen Drucker auch, eine Datei benötigt, die an den Drucker gesendet wird.

In dieser Datei befindet sich ein in Scheiben geschnittenes Modell dessen, was gedruckt werden soll. Grundsätzlich kann mit einem 3D-Drucker wirklich alles Mögliche hergestellt werden. Weshalb er oft dazu verwendet wird, Modelle oder Prototypen auszudrucken, um deren Umsetzbarkeit zu überprüfen.

3D-Drucker bei der Arbeit

Was für Arten von 3D-Druckern gibt es?

3D-Drucker verarbeiten entweder Pulver, geschmolzene oder flüssige Materialen. Der Einsatz dieser Möglichkeiten unterscheidet sich je nachdem, was gedruckt werden soll und ob es sich um den industriellen oder privaten Gebrauch handelt.

Gegenstände aus Pulver werden hauptsächlich in der Industrie gedruckt, da dafür ein Drucker mit Laser und einem komplizierten Linsensystem notwendig ist. Die gängigsten Methoden für den 3D-Druck mit Pulver sind das selektive Lasersintern und das Elektronenstrahlschmelzen.

Beim selektiven Lasersintern wird das Pulver geschmolzen, in Schichten übereinander aufgetragen und diese verhärten sich dann. Das Elektronenstrahlschmelzen funktioniert so ähnlich, sollte aber nur in einem Vakuum durchgeführt werden, damit keine Lufteinschlüsse entstehen.

Für diese Art des 3D-Drucks werden vor allem Metallpulver verwendet. Mit Pulver aus Aluminium, Bronze, Messing, Kupfer, Stahl, Titan, Gold, Silber oder Nickel können auch filigrane Modelle oder komplizierte Figuren hergestellt werden.

Der 3D-Druck mit geschmolzenen Materialen kann auch im Privatgebrauch verwendet werden. Kunststoffe, wie ABS oder PLA, teilweise aber auch Kunstharze werden hier, in der Form von Stäbchen in den Drucker gegeben. Am weitesten verbreitet bei dieser Methode ist das Fused Deposition Modeling.

Beim Fused Deposition Modeling (FDM) wird das Material erst im Drucker geschmolzen und durch den Extruder Schicht für Schicht aufgetragen, damit es aushärtet. Hier können durch den Einsatz verschiedener Kunststoffe auch beliebig farbige Modelle hergestellt werden.

Gegenstände aus flüssigen Materialien können zum Beispiel mithilfe der Stereolithografie oder dem Multi Jet Modeling gedruckt werden. Diese Methoden sind zwar sehr genau allerdings auch zeitintensiv und werden daher hauptsächlich in der Industrie verwendet.

Die Stereolithographie  beschreibt einen Vorgang, bei dem flüssige Materialen mittels UV-Licht ausgehärtet werden. Beim Multi Jet Modeling werden FDM und Stereolithographie kombiniert. Flüssiger Kunststoff wird auf ein Druckbett aufgetragen und unmittelbar von UV-Licht ausgehärtet.

In welchen Bereichen werden 3D-Drucker eingesetzt?

3D-Drucker werden sowohl in der Architektur, als auch im Automobil- und Flugzeugbau, sowie in der Lebensmittelbranche und Medizin, aber auch in der Kunst und der Möbelherstellung verwendet.

Ob Modelle, Prototypen, Auto- oder Flugzeugteile, Gummibärchen, Zahnkronen, Implantate, Schmuck, Skulpturen oder spezielle Ersatzteile, heutzutage kann alles gedruckt werden, was vorher oft in mühsamen Arbeitsschritten manuell hergestellt werden musste. Hast du einen 3D-Drucker zuhause, kannst du sogar deine eigenen Musikinstrumente oder auch Waffen kreieren.

War die Herstellung von Waren mittels 3D-Drucker vor einigen Jahren noch zu aufwendig, zu langsam und zu teuer für die Industrie, ermöglicht sie heute eine Kostensenkung und höhere Effizienz. Dadurch, dass Gegenstände in einem Stück gedruckt werden, spart man sich teure Werkzeuge und den Abfall, der durch die Verarbeitung von Rohlingen entstehen würde.

Hast du einen 3D-Drucker zuhause und willst etwas Spezielles ausdrucken, weißt aber nicht wie du die passende Datei erstellst, kannst du dir von den Plattformen Thingiverse und Wamungo Vorlagen herunterladen. Andersrum ist aber auch möglich, individuelle Designs zu erstellen und sich diese ausdrucken und nachhause liefern zu lassen.

Die Zukunft des 3D-Drucks

Mittlerweile konnten mithilfe des 3D-Drucks schon viele Fertigungsprozesse der Industrie optimiert werden. Was vorher in vielen Arbeitsschritten manuell hergestellt und zusammengebaut werden musste, kann jetzt einfach ausgedruckt werden.

Ihren Job verlieren Autohersteller, Luftfahrtingenieure oder Medizintechniker dadurch vielleicht nicht. Sie sollten sich in Zukunft aber daran gewöhnen, Bauteile, Prothesen und Ähnliches, so zu planen, dass es in Schichten und in einem Stück hergestellt werden kann. Es gilt, sich neues Wissen anzueignen, da bald keine einzelnen Elemente mehr zusammengebaut werden müssen.

Grundsätzlich ist die Verwendung von 3D-Druckern also was Gutes, sie birgt aber auch Gefahren, da man damit alles ausdrucken kann, was man will. So könnte sich zum Beispiel jeder, der einen 3D-Drucker zuhause hat, ein passendes Dokument herunterladen und sich damit, auf legalem Weg, seine eigene Waffe basteln.

 

Ein Gastbeitrag von Alexander Johann Eser, Co-Founder & Managing Director bei kaufberater.io.