In der heutigen Zeit gibt es fast nichts mehr, was nicht ge- oder bedruckt werden kann. In diesem Beitrag wollen wir einen aktuellen Stand erheben und zeigen, was in der Welt der Drucker und Maker im Trend liegt. Die Ansprüche an professionellen Druckerzeugnissen sind nicht nur im Verlags- und Printwesen hoch, sondern nehmen auch im privaten Bereich zu. Grund dafür ist die immer exakter arbeitende Technologie. Allerdings sind dem 3D-Druck auch seine Grenzen gesetzt. Das bisherige Potential für industrielle Prozesse scheint zunächst erschöpft zu sein, so dass neue langfristige und nachhaltige Strategien hermüssen. Für den privaten Sektor heißt das, dass der 3D-Drucker für die heimischen vier Wände zunehmend bezahlbar wird.


Tragbare Senoren mit eigener Stromversorgung

Hochleistungsfähige Sensoren für tragbare Geräte könnten in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Jüngst ist es Forschern der Jeonbuk National University in Zusammenarbeit mit dem chinesischen Unternehmen Wuhan Chamtop gelungen Sensoren für Wearables zu entwickeln, die mit einem 3D-Drucker erzeugt werden können. Dabei wird ein mit Barium versehenes PVDF-Polymer verwendet, das in der Lage ist piezoelektrische Energie zu erzeugen. Hierbei wird einfach gesagt Strom durch die Bewegung des Nutzers gewonnen. Diese Energie wiederrum kann beispielsweise für Kleinstgeräte zur medizinischen oder sportbezogenen Überwachung genutzt werden.


Drucken mit UV-Licht

Bei dem sogenannten UV-Druck handelt es sich um ein Großdruckverfahren, das eine Vielzahl von Möglichkeiten im Hinblick auf die zu bedruckenden Materialien eröffnet. Zum Einsatz kommt hier Tinte, die auf UV-Strahlung reagiert und nicht in die Oberfläche eingearbeitet wird, sondern viel mehr auf dieser „liegt“. Wird diese besondere Tinte beispielsweise auf eine Oberfläche aus Aluverbundmaterial, Acrylglas oder Holz aufgetragen, sorgt ultraviolettes Licht im direkten Anschluss dafür, dass der Farbfilm blitzschnell aushärtet. Besonders geeignet ist der UV-Druck daher für Wandbilder oder Deko-Produkte. Da bei diesem Verfahren keine Weiterverarbeitung des Ausgangsmaterials nötig ist, ist es kostengünstig und ermöglicht zugleich das Drucken in fotorealistischer Qualität.

UV-Licht kommt auch bei dem Digital Light Processing (DLP) zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um ein 3D-Druckverfahren, das bis vor einiger Zeit noch sehr teuer war. Mittlerweile stehen die ersten DLP-Drucker jedoch auch bei Hobby-Heimwerkern auf dem Basteltisch. Statt Filament, welches Schicht für Schicht mittels Schmelzprozess aufgetragen wird und somit das Objekt formt, wird beim Digital Light Processing auf einen Lichtprozessor gesetzt. Dieser fungiert als UV-Lichtquelle und verfestigt in der Folge Schicht für Schicht photoreaktives Harz. Dank des Lichtprozessors ist die Druckgeschwindigkeit erfahrungsgemäß höher als bei anderen 3D-Druckverfahren.

Metalldrucken liegt im Trend

Als General Electric im Jahr 2015 verkündete, eine funktionierende Jet-Turbine mit einem 3D-Drucker gefertigt zu haben, kam kurz der Gedanke auf 20 Jahre in die Zukunft gereist zu sein. Die additive Fertigungsweise ermöglicht das Ausgangsmaterial in Form von Pulver oder Drähten aus Metall druckbar zu machen. Was die Form anbelangt, gibt es keinen Wunsch, der nicht erfüllt werden kann. Und so kommt es, dass in einem aktuellen A 350 von Airbus knapp 1000 Teile am 3D-Drucker entstanden sind. Bei einer Menge von 5.000-10.000 Teile im Jahr, ist der 3D-Druck die bessere und kostengünstigere Variante. Und einen weiteren Vorteil bringt der 3D-Druck mit sich. So können auch Gebilde erzeugt werden, die der Natur sehr detailliert nachempfunden sind. Das jedoch nicht nur beim Aussehen, sondern auch in der Funktionalität. So können Strukturen gedruckt werden, die im Inneren hohl und somit sehr leicht, aufgrund ihrer komplexen inneren Streben jedoch auch fest sind. Somit lassen sich Vogelknochen beispielsweise recht unkompliziert drucken. Eine konventionelle Herstellung würde sich hingehen als kaum umsetzbar erweisen. Trotz der Vielzahl der Möglichkeiten, haben nahezu alle 3D-Druck-Verfahren noch eine Achillesferse. Das Schicht-für-Schicht-System dauert einfach noch zu lange.

Drucken in der Zahntechnik

Kieferorthopädische Apparaturen, Kronen oder auch chirurgische Führungen werden mittlerweile mit dem 3D-Drucker gedruckt. Die Dentaltechnik greift ebenfalls auf das additive Fertigungsverfahren zurück. Dabei sind die Erzeugnisse passgenau und können schnell den individuellen Bedürfnissen der Patienten angepasst werden. Um auch die kleinsten Details herauszuarbeiten und zugleich eine hohe Oberflächenqualität zu erreichen, wird auf harzbasierte Drucktechnologien, wie etwa dem DLP der Stereolithografie (SLA) oder dem Material-Jetting zurückgegriffen.

Brillen in Zukunft aus dem 3D-Drucker

Mittels Laserscann wird die Kopfform genau ausgemessen, um im Anschluss ein passendes Brillengestell drucken zu können. Das Beste daran ist, dass die Brille am Ende für den Träger nicht nur passgenauer ist, sondern zugleich auch stabiler und leichter als konventionell gefertigte Rahmen. Als Herstellungsverfahren kristallisierte sich das Pulverbettfusionsverfahren als zielführend heraus. Hierbei werden verschiedene Metallpulver zusammengeführt und mittels Laser entsprechend verhärtet.

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Schuhe aus dem 3D-Drucker

Adidas hat 2015 die Machbarkeit demonstriert. Nun etabliert sich die Technik so langsam auf dem Markt. Schuhe aus dem 3D-Drucker sind nicht neu, allerdings wird diesem Trend nun ein starkes Wachstum prognostiziert. Pro Jahr wächst der Markt für die individuell druckbaren Sportschuhe um 19 Prozent. Der Grund liegt auf der Hand. Wird der Fuß zuvor Millimeter genau gescannt, kann der Sportschuhe in der Folge dann passgenau produziert werden. Große Hersteller wie Nike oder Adidas sind bisher führend. Kleinere Sportschuhentwickler können die Schuhe noch nicht in der Gänze drucken. Allerdings gelingt es auch ihnen zumindest Teile wie die Sohle und oder Einlagen mit der Hilfe des additiven Fertigungsverfahrens herzustellen.

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Roboter drucken sich selbst

Nun wird es doch wieder ein wenig futuristischer: Forscher des in Italien ansässigen Bioinspired Soft Robotics lab haben einen Roboter entwickelt, der in der Lage ist sich Schicht für Schicht selbst zu drucken und das unbefristet. Wie eine Pflanze, die ein Leben lang wächst und sich ihren Umweltgegebenheiten anpassen kann, soll auch der Roboter sich seinen Weg durch teilweise unwegsames Terrain bahnen. Ziel ist es den Roboter mit den besonderen Eigenschaften in Zukunft zur Überwachung der Umwelt oder auch in der Archäologie einzusetzen. Mehr dazu im Video.

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In naher Zukunft sehen Experten eine gesteigerte Nachfrage bei der 3D-Druck-Technologie in den Bereichen der Automobilindustrie, der Medizin und Luft- und Raumfahrt. Dabei ist die Produktionsbranche recht besonnen und sensibel zugleich. Überall da, wo die Technologie sich sinnvoll und damit oftmals auch kostengünstiger einsetzen lässt, wird das auch konsequent umgesetzt.

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