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3D-Druck - Junge Branche mit großem Potenzial, © Rolls-Royce
Triebwerksschaufeln aus dem 3D-Drucker. © Rolls-Royce
3D-Druck - Junge Branche mit großem Potenzial, © Airbus
Airbus A350-Teil aus dem 3D-Drucker. © Airbus

Der Druck von dreidimensionalen Gegenständen ist eine noch junge Branche, der aber erhebliche Innovationskraft zugesprochen wird. Da es selbst für normale Verbraucher inzwischen erschwingliche Druckanlagen gibt, sehen manche Beobachter eine neue industrielle Revolution im Anmarsch.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Spezielle Bauteile lassen sich damit einfach und schnell auch in kleinen Stückzahlen günstig herstellen. Zudem sind komplexe Teile oft einfacher zu drucken als zusammenzusetzen. Darüber hinaus sind die neuen Materialien zum Teil leichter und sie lassen sich zu effizienteren Strukturen drucken.

Vereinfacht ausgedrückt entstehen die Bauteile beim 3D-Druck indem sie Schicht für Schicht aufgetragen und anschließend speziell gehärtet werden. Fachleute sprechen daher vom "Additive Layer Manufacturing". Als Materialien werden neben Kunststoffen auch Keramik, Stahl oder Titan-Legierungen verwendet.

Die wichtigsten 3D-Druckverfahren

Im Wesentlichen lassen sich die verwendeten 3D-Druckverfahren auf folgende Grundmethoden zusammenfassen:

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 Ein mit Stereolithographie hergestelltes Getriebe. © CC, ClemenspoolSchmelzschichtung ("Fused Deposition Modeling", FDM) bezeichnet das schichtweise Aufbauen eines Werkstücks aus einem schmelzfähigen Kunststoff.

Beim selektiven Laserschmelzen ("Selective Laser Melting", SLM) wird der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform in einer dünnen Schicht auf einer Grundplatte aufgebracht.

Bei der Stereolithografie (abgekürzt STL oder SLA) wird ein Werkstück durch frei im Raum materialisierende Punkte schichtenweise aufgebaut.

Im Prinzip lassen sich so Gegenstände aller Art mit dem Verfahren herstellen oder reproduzieren. Während Modelle wie beispielsweise für Prototypen bislang oft aufwendig von Hand hergestellt werden mussten, lassen sie sich nun mit Hilfe von Software generieren und kostengünstig produzieren. Für die Zukunft soll 3D-Druck aber nicht nur im "Rapid Prototyping" sondern auch in der Produktion Einzug halten.

In der Luftfahrtindustrie bereits im Einsatz

In der Luftfahrt sind die ersten 3D-gedruckten Teile sogar bereit im Einsatz. So hat BAE Systems Anfang des Jahres ein 3D-Druck-Ersatzteil für den mittlerweile angejahrten BAe 146 Regionaljet zertifiziert. In der Militärluftfahrt hatten die Briten bereits vorher Bauteile für den Tornado mit den neuen Verfahren hergestellt.

Airbus beispielsweise arbeitet an speziellen Scharnieren, die mit 3D-Drucktechnik stabiler und leichter herzustellen sind. Die Teile verbrauchen dabei auch weniger Material: Bei bis zu 50 Prozent Gewichteinsparung können nach Airbus-Angaben sogar bis zu 90 Prozent der Rohmaterialien eingespart werden.

Forschungsprojekte sollen neuer Technik auf die Beine helfen

Auch Boeing sowie die Triebwerkshersteller Rolls-Royce, MTU und General Electric (GE) sind bereits intensiv mit der neuen Technologie befasst. In Europa gibt es beispielsweise das Merlin-Projekt, in dem Triebwerkshersteller zusammen mit Forschungseinrichtungen die Herstellung ganzer Triebwerksschaufeln im 3D-Verfahren testen.

GE beispielsweise will etwa spezielle Zerstäuberdüsen für die Leap-Triebwerke im 3D-Druck herstellen anstatt sie aufwändig aus 20 Einzelteilen zusammenzusetzen. Allerdings kämpft auch GE noch mit der unausgereiften Technik.

Branchenbeobachter sehen durch die Technologie in naher Zukunft umfassende Veränderungen ganzer Industriezweige entstehen. So könnte sich im Luftfahrtbereich die Aufgabenteilung zwischen Hersteller und Lieferanten komplett neu ordnen, wenn die Hersteller Teile künftig einfach selbst drucken können.

Es gibt schon 3D-Drucker für zuhause

3D-Drucker gab es lange Zeit nur für den hoch spezialisierten Einsatz. Maschinen für die industrielle Nutzung kosten auch heute noch Millionen Euro. Inzwischen gibt es sogar Geräte für den Heimbedarf. Die US-Firma MakerBot beispielsweise verkauft ihren «Replicator Mini» für knapp 1400 Dollar. Auf der letzten CeBIT stellte Pearl seinen 3D-Drucker «FreeSculpt» für rund 800 Euro vor. Auf Amazon finden sich Bausätze bereits für rund 600 Euro.

Auch Start-ups versuchen, den gerade erst entstehenden Markt für sich zu nutzen: Die Firma Botspot aus Berlin etwa bietet 3D-Druck-Erzeugnisse für den Privatgebrauch an. So kann sich der Kunde Modelle von Alltagsgegenständen oder sein eigenes Konterfei als Statuette produzieren lassen.

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