3D-Printing

[01.02.2012]

Hierbei handelt es sich um ein rein additives Herstellungsverfahren, während es sich bei vielen industriell genutzten Herstellungsmethoden um subtraktive Verfahren handelt (Fräsen, Drehen, Bohren, Sägen, Schleifen …). Das bedeutet, dass beim 3D-Druck Schicht für Schicht immer mehr Material aufgebracht wird, während bei subtraktiven Verfahren Material von einem Grundkörper weggenommen wird.

Die Grundlage bildet ein computergesteuerter 3D-Drucker, bei dem das Objekt schichtweise aufgebaut wird. Dazu werden nacheinander Schichten eines pulverförmigen oder flüssigen Grundmaterials aufgetragen und mittels Licht, Laser oder chemischer Reaktion an den Stellen verfestigt, an denen das Objekt eine feste Struktur erhalten soll. Nach einer Trocknungs-/Festigungsphase wird die nächsthöhere Schicht aufgetragen, verfestigt und dabei mit den bisherigen Ebenen verbunden.

Es stehen mittlerweile zahlreiche Produktionsmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften zur Verfügung, auch die Kombination unterschiedlicher (z.B. mehrfarbiger) Materialien ist mittlerweile möglich. Die Größe der erstellbaren Objekte hängt von der Grundfläche und der Schichthöhe des verwendeten Druckers ab. Die Detailqualität wird maßgeblich von der “Druckauflösung” und dem verwendeten Material bestimmt - bei den Erzeugnissen der ersten 3D-Drucker waren die einzelnen Schichten an Schrägen sehr deutlich erkennbar, heutige 3D-Drucker erreichen zum Teil eine sehr hohe Auflösung und erzeugen so deutlich glattere Kanten und Flächen.

Prinzipiell können per 3D-Druck die unterschiedlichsten Objekte hergestellt werden. Neben dem Rapid Prototyping, also dem raschen Erstellen von Modellen, können auch produktiv einsetzbare Objekte von der Blumenvase über medizinische Implantate bis hin zu Ersatzteilen und ganzen Maschinen hergestellt werden. Einige 3D-Drucker können ihre mechanischen Bestandteile zu großen Teilen selbst reproduzieren. Benötigt werden in allen Fällen die entsprechenden 3D-Produktdaten, die für die Druckersteuerung eingesetzt werden.

Kritiker befürchten, dass die Verbreitung urheberrechtlich geschützter 3D-Modelldaten der Produktpiraterie Vorschub leisten können, und skizzieren Szenarien, in denen billige 3D-Drucke aus minderwertigen Materialien z.B. als Kfz-Ersatzteile potenzielle Unfälle verursachen könnten. Vor einiger Zeit machte zudem die Verfügbarkeit eines 3D-Modells unter CC-Lizenz für einen Selbstbau-Bausatz Schlagzeilen, das eine Waffe mit einem Automatikmagazin nachrüstet. Das Ziel einiger begeisterter Anhänger der Technologie ist es, in Zukunft die 3D-Modelldaten kostenlos verfügbar zu machen, mit denen sich jeder ein Fahrzeug selbst “drucken” kann.

Bislang sind die herstellbaren Objekte noch eingeschränkt, was vor allem an den Eigenschaften der Herstellmaterialien liegt. So lassen sich beispielsweise noch keine Kleidungsstücke herstellen, sehr dünne Objektschichten machen Probleme, manche Materialien sind wenig belastbar usw. Es ist jedoch zu erwarten, dass im Laufe der Zeit Materialien mit allen möglichen gewünschten Eigenschaften (Festigkeit, Leitfähigkeit, Dichte, Farbe, Elastizität, Stabilität …) entwickelt und auch beliebig unterschiedliche Materialien beim Druck kombiniert werden können.