3D-Druck eröffnet faszinierende Möglichkeiten
Einige gehen so weit, von einer neuen industriellen Revolution zu sprechen, die zukünftige Produktionsstrukturen komplett neu organisieren und dezentralisieren kann. Kaum eine Technologie verfügt über so breite Einsatzfelder wie der 3D-Druck. Im Rahmen eines unserer Projekte hatte auch das BITGRIP-Team bereits mit 3D-Printing zu tun.
Einige unserer Mitarbeiter beschäftigen sich auch privat mit diesem Thema. Grund genug, uns einmal ausführlicher mit dem Thema zu befassen. Und da viele von uns Star Trek-Fans sind stellen wir uns natürlich die Frage: Wird der Replikator vom Raumschiff Enterprise bald real?
Die ersten Bemühungen, dreidimensionale Modelle mit dem Computer herzustellen, gehen bis in die 1980er Jahre zurück. Bis dahin musste man Modelle, etwa von neuen Produkten oder von architektonischen Entwürfen, ganz analog mit Holz, Pappe und Kleber basteln.
Das dreidimensionale Druckverfahren wurde 1984 vom Amerikaner Charles Hull patentiert. Es beschleunigte den Prozess des Modellbaus erheblich. Und wenn die CAD-Datei als Datenvorlage für den Druck erstmal erstellt war, ließ sich das Modell beliebig oft replizieren. Der Begriff Rapid Prototyping wurde geprägt. 1986 gründete Hull das Unternehmen 3D Systems, das heute börsennotiert ist und weltweit Lösungen aus den Bereichen 3D-Design und -Engineering bietet.
Durch immer leistungsfähigere Hard- und Software und neue Materialien wurden die Anschauungsmodelle stabiler und komplexer. Damit verschwammen im industriellen Bereich zunehmend die Grenzen zwischen Prototyp und fertigem Produkt. Daraus entstand der Begriff Rapid Manufactoring.
Nische verlassen: Dynamische Entwicklung durch zunehmende Digitalisierung der Gesellschaft
Parallel zur steigenden Leistungsfähigkeit der Technologie schritt in den 1990er und 2000er Jahren die gesellschaftliche Digitalisierung voran. Computer, Software und periphere Hardware verbreiteten sich flächendeckend, zunächst im professionellen und dann im privaten Bereich.
Anfangs noch stark von der Bastler- und Do-it-Yourself-Szene geprägt entwickelte sich der 3D-Druck vom Nischenthema zu einem Trend. Die steigende Nachfrage — immer mehr auch von Unternehmensseite — senkte Produktionskosten und machte die Technik für die breite Masse erschwinglich.
Heute entwickeln Unternehmen immer mehr 3D-Druck-Produkte und erschließen weitere Einsatzfelder. Die Innovationskraft begeistert auch Investoren, deren finanzielle Mittel zusätzlichen Drive in den Markt bringen. Selbst die Politik erkennt mittlerweile die Möglichkeiten und unterstützt Forschungsprojekte mit öffentlichen Geldern.
Einsatzszenarien von 3D-Druck schier unendlich
Ein Artikel reicht sicher nicht aus, um alle Bereiche zu beleuchten, die vom 3D-Druck profitieren. So können beispielsweise im industriellen Bereich Ersatzteile oder ganze Bausätze für alle denkbaren Maschinen hergestellt werden.
Ein weiteres sehr faszinierendes Einsatzfeld ist der medizinische Bereich. Beispielsweise die Herstellung von Aufbissschienen, besser bekannt als Zahnschutzschienen, ist bereits gelebte Realität. Wie bei unserem Kunden DMG aus Hamburg. Hier wird zunächst ein Scan des Gebisses durchgeführt. Auf Basis der Abformung wird die Schiene in einer CAD-Software modelliert und über einen 3D-Drucker produziert.
Das Ganze dauert gerade mal eine Stunde, früher warteten Patienten eine ganze Woche auf ihre Aufbissschienen. BITGRIP war federführend an dieser digitalen Produktentwicklung beteiligt und hat die Software und die IT-Architektur erstellt, welche die einzelnen Arbeitsschritte in einen webbasierten digitalen Workflow integriert.
Unter dem Stichwort Tissue Engineering wird daran gearbeitet, menschliches Gewebe herzustellen. Bereits realisiert wurden beispielsweise Knochen, Haut, Stammzellen, oder Blutgefäße. Das ermöglicht Einsätze zum Beispiel bei Implantaten, Prothesen oder sogar als künstliche Organe. Für die synthetische Herstellung von Organen wird aktuell ein eigenes Forschungszentrum in Berlin gebaut, dass 2023 fertig werden soll.
Die Entwicklung besonders leichter und strapazierfähiger Produkte für Forschung, Wissenschaft und Raumfahrt ist längst Realität. Auch der Bausektor setzt auf diese Zukunftstechnologie. In Dubai wurde kürzlich mittels 3D-Druck ein 640 Quadratmeter großes Haus gebaut, wie dieses Video zeigt.
Essen aus dem 3D-Drucker
Besonders spannend sind Vorhaben der Lebensmittelbranche (Food-Tech) im Hinblick auf die Nahrungsmittelversorgung der stetig wachsenden Erdbevölkerung. Laut einem aktuellen Artikel aus der Wirtschaftswoche experimentiert unter anderem das israelische Startup Redefine Meat mit der synthetischen Herstellung von Fleisch. Demnach sollen derartige Produkte noch in diesem Jahr 2021 auf den deutschen Markt kommen.
Und spätestens vom zuletzt genannten Anwendungsbereich ist der Sprung zum berühmten Replikator aus Star Trek nicht mehr besonders groß. Für Nicht-Trekkies: Der Replikator erstellt in Sekunden jede gewünschte Leckerei. Bestellt wird einfach per Sprachbefehl, in etwa so: „Tea — Earl Grey — hot“. Und in Sekunden materialisiert sich ein Glas mit heißem schwarzen Tee.
Beiträge über Hardware, Software, Druckverfahren und Einsteiger-Beratung folgen
Aufgrund der inhaltlichen Breite des Themas 3D-Druck haben wir uns entschlossen, den Content auf mehrere Beiträge aufzuteilen. Sobald diese veröffentlicht sind, werden sie hier verlinkt.
Auf diese Bereiche werden in den weiteren Artikeln näher eingehen:
- 3D-Druckverfahren und Softwarelösungen, die es zum Modellieren und Drucken braucht
- 3D-Printer und Druckmaterialien
- Ratgeber: Welche Fragen man sich vor dem Kauf eines 3D-Druckers stellen sollte
- Ausblick: Wie sich die 3D-Druck-Technologie entwickeln wird
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