3D-Drucker Einsatzbereiche

3D-Drucker können für die unterschiedlichsten Anforderungen und Branchen eingesetzt werden, da die zu produzierenden Gegenstände nicht durch das Abtragen, fräsen oder schleifen von Grundmaterial geformt werden, sondern durch das horizontale und schichtweise Auftragen unterschiedlicher Materialien. Das 3D-Druckverfahren kennt keine gestalterischen Restriktionen, im Gegenteil, es eröffnet den Anwendern immer neue Räume mit nahezu grenzenlosen Möglichkeiten. Das Grundprinzip ist immer gleich. Als Bauanleitung dient eine dreidimensionale Vorlage im STL- (Standard Triangulation Language), VRML- (Virtual Reality Modeling Language) oder X3D- (Extensible 3D) Format. Auf Grundlage dieser Angaben erstellt der 3D-Drucker aus schmelzbaren Materialien, Pulver oder einer bestimmten Flüssigkeit schichtweise das gewünschte Produkt.

Nachfolgend möchten wir Ihnen einige Einsatzgebiete vorstellen, wo 3D-Drucker bereits erfolgreich eingesetzt werden:

Medizin

In der Medizintechnik hat sich der 3D-Druck mit rasanter Geschwindigkeit verbreitet. In keiner anderen Branche wird die 3D-Drucktechnik häufiger eingesetzt, speziell im Bereich der Implantologie. Der Trend wird sich auch weiter fortsetzen, denn gerade vor dem Hintergrund der zunehmend alternden Bevölkerung wird der Bedarf an Prothesen, Zahnimplantaten und medizinischen Produkten in Zukunft weiter steigen. So auch im Hörgerätebereich. Hörgeräteschalen und Ohrpassstücke lassen sich heute bereits mittels 3D-Druckern herstellen und können den speziellen und ganz individuellen Bedürfnissen der Träger ideal angepasst werden; das zeigt das große Potential des 3D-Drucks.

In der Implantatologie sind 3D-Drucker zur Herstellung von Prothesen inzwischen weit verbreitet. Ob es sich um künstliche Kniegelenke, Kreuzbänder, Beckenknochen oder Brustbeine handelt, alle Bestandteile lassen sich inzwischen mit einem 3D-Drucker herstellen und anschließend passgenau implantieren.

So wie beispielsweise in der Zahnmedizin, dort hält der 3D-Drucker schon länger Einzug. Es gibt bereits leistungsfähige Geräte die bis zu 400 individuell gefertigte Zahnkronen pro Tag herstellen können. Durch die millimetergenaue Fertigung kann auch hier eine sehr hohe Passgenauigkeit der Zahnkrone bzw. des Zahnimplantats im Kieferbereich erzielt werden. Es ist heute durchaus denkbar, dass Zahnarztpraxen zukünftig Zahnkronen, Brücken oder Implantate mit speziellen 3D-Druckern selbst herstellen - ohne Beauftragung eines Zahntechnikers oder Zahntechniklabors.

Maschinenbau

Mit zu den größten Einsatzbereichen von 3D-Druckern zählt der Maschinenbau. Aufgrund der schnellen, flexiblen, werkzeuglosen und kostengünstigen Produktion von Einzelteilen und Kleinserien hat sich das 3D-Druckverfahren in dieser Branche schnell verbreitet. Auch die Gestaltungsfreiheit ist einzigartig. So wurde von Siemens eine Gasturbine entwickelt, dessen Turbinenschaufeln vollständig in einem 3D-Drucker erzeugt wurden. Der Betrieb wurde unter Vollast erfolgreich getestet – eine Sensation.

Autoindustrie

Einer der ersten Anwender der 3D-Drucktechnologie war die Automobilindustrie. Für die Herstellung von Prototypen wurden vornehmlich 3D-Drucker eingesetzt. Der Vorteil ist die zeit- und kostensparende Eigenherstellung der benötigten Bauteile. Da sich die 3D-Drucker-Technologie auf der einen Seite stetig weiterentwickelt, werden auf der anderen Seite die Anschaffungskosten für die Geräte immer günstiger. Eine gute Nachricht für Reparaturwerkstätten und Oldtimerfans. Fehlende oder defekte Zierteile für den Fahrzeuginnenbereich lassen sich relativ schnell und kostengünstig aus Kunststoff reproduzieren. Es gibt bereits Unternehmen, die sich mit Hilfe des 3D-Druckverfahrens auf die Reproduktion von Autoersatzteilen spezialisiert haben. Im Jahr 2014 wurde im Rahmen eines Modellversuchs das komplette Chassis eines Elektroautos mit einem 3D-Drucker produziert. Ein Zeichen dafür, was mit dem 3D-Druck alles möglich ist.

Flugzeugindustrie

In der Flugzeugindustrie wird die 3D-Drucktechnik bereits seit längerer Zeit erfolgreich eingesetzt. Stabile Einzelkomponenten wir Kraftstoffdüsen, Turbinenblätter und Sensoren werden inzwischen von den Flugzeugbauern mittels 3D-Drucker selbst produziert, anstatt diese von Zulieferbetrieben zu beziehen. Lieferengpässe die mit erheblich Kosten verbunden sind gehören der Vergangenheit an. Seitens der Flugzeugbauer bestehen bereits Bestrebungen in den kommenden Jahrzehnten komplette Flugzeugtriebwerke mit 3D-Druckmaschinen zu erzeugen. Für Flugzeugbauer sind 3D-Drucker die Technologie der Zukunft die viele Vorteile bietet. Eine Reihe von Bauteilen lassen sich heute schon in kürzester Zeit vor Ort selbst herstellen. Dazu werden für den Produktionsprozess Materialien aus Titan, Edelstahl oder Aluminium verwendet. Weitere Vorteile: Die neue Drucktechnik reduziert die Abhängigkeit von Lieferanten und die produzierten Komponenten verfügen über ein sehr geringes Gewicht das wertvollen Treibstoff spart.

Versuchsmodelle/Funktionsmuster

Ein 3D-Drucker unterstützt Design- und Technikunternehmen bei der kurzfristigen Herstellung erster Produktideen. Auch in Entwicklungsabteilungen der Automobil- oder Maschinenbauindustrie erfreuen sich 3D-Drucker immer größerer Beliebtheit, da sich mit diesen Druckertyp innerhalb kürzester Zeit realitätsgetreue und begreifbare Versuchsmodelle erstellen lassen. Produktentwicklungszeiten lassen sich drastisch verkürzen. In Bezug auf die abteilungsübergreifende Zusammenarbeit mit anderen Unternehmensbereichen können alle an der Produktentwicklung beteiligten Teilnehmer das erzeugte Werkstück begutachten und sich ohne lange Wartezeiten über die weiterführenden Maßnahmen verständigen. Produktentwickler und Ingenieure haben die Möglichkeit die Funktionalität am Prototypen hinreichend testen und wenn nötig zeitnah zu optimieren, bevor das gewünschte Produkt in Serie geht und somit hohe Kosten verursacht werden. Im Rahmen von Präsentationen vor Kunden oder Mitarbeitern lassen sich derartige Versuchsmuster anschaulich darstellen. Sie eignen sich auch hervorragend zur Ausstellung auf Messeständen oder zur Erstellung von Werbefotos.

Ersatzteilproduktion

Ersatzteile sind wichtig, wenn es sich um die Funktionalität eines technischen Gerätes handelt. Je teurer das Gerät, desto wichtiger das Ersatzteil, um die Einsatzbereitschaft und Lebensdauer eines Produkts langfristig sicherzustellen. Hersteller waren bis dato gezwungen gewisse Ersatzteile für bestimmte Produktserien über mehrere Jahre zu bevorraten, um für die produzierten Geräte eine entsprechende Ersatzteilversorgung sicherzustellen. Dank der neuen 3D-Druckertechnologie können selten benötigte Ersatzteile auf Kundennachfrage kostengünstig und schnell nach produziert werden.

Architektur

Um einem Bauherren zu zeigen, wie das zukünftige Traumhaus einmal aussehen wird, bedienten sich Architekten und Bauplaner bis dato Bauplänen und Zeichnungen. Heute werden diese in Form von dreidimensionalen Grafiken mittels modernster Computertechnik erzeugt und anschließend dem Kunden virtuell präsentiert.

Bauherren können sich jedoch anhand der erstellten Entwürfe meistens nur schwer vorstellen, wie das fertige Haus später einmal aussehen wird. Mit einem 3D-Drucker hingegen lässt sich das neue Eigenheim schnell und kostengünstig als dreidimensionales Anschauungsmodell maßstabsgetreu herstellen; mit allem was dazu gehört wie Garage, Garten, Anbauten und vieles mehr. Für den Bauherrn ein ganz neues Erlebnis, das geplante Haus nicht auf dem Computerbildschirm zu betrachten, sondern in Form eines Modells in den eigenen Händen zu halten.

Landschaftsplanung

Mit anschaulichen Geländemodellen die mit dem 3D-Drucker produziert wurden, lassen sich maßstabsgerechte Topografien, Höhen- und Bergmodelle zu geringen Kosten in kurzer Zeit erzeugen. Diese können später auch mit Luftbildern, Karten oder beliebigen geografischen Informationen bedruckt werden. 3D-Geländemodelle eignen sich besonders für Landschaftsplaner und Architekten, die die Aufgabe erhalten haben Wohnsiedlungen und Straßen in landschaftliche Gegebenheiten zu integrieren. Zur Herstellung von Landschaftsmodellen wird ein gipsartiges Pulver verwendet, das im 3D-Drucker zu mehreren übereinanderliegenden Schichten aufgetragen wird.

Möbelbereich

Auch Einrichtungsgegenstände wie Stühle, Tische, Sideboards, Lampenschirme oder Gartenmöbel werden heute bereits mit dem 3D-Drucker erzeugt. In privaten Haushalten sind sie mittlerweile der Hit.

Designerbereich

Vieles wird heute von Designern entworfen: Mode, Schmuck, Accessoires, Möbel, künstlerisch gestaltete Plastiken und vieles mehr. Mit Hilfe eines 3D-Druckers kann ein Designer aber nicht nur kunstvoll gestaltete Einzelstücke produzieren, sondern diese auch kostengünstig in einer Kleinserie produzieren und anschließend vermarkten. Mit modernen 3D-Druckern können dank der verschiedenen Verarbeitungstechniken in Bezug auf Material, Farbe und Beschaffenheit unendlich viele Ideen und Inspirationen des kreativen Schaffens realisiert werden.

Privater Hobbybereich

Die Anschaffung eines 3D-Druckers ist heute problemlos möglich und brauchbare Einstiegsmodelle sind bereits für wenige hundert Euro erhältlich. Mit der entsprechenden Software können eigene Kreationen frei gestaltet und anschließend mittels der 3D-Drucktechnik selbst produziert werden. Der Kreativität sind dabei keine Grenzen gesetzt. Die Nachfrage nach 3D-Druckern wird wohl weiter steigen, auch, weil verlorengegangene oder zerbrochene Gegenstände mit entsprechender Software problemlos wieder hergestellt werden können.

Modellbau

Auch im klassischen Modellbau hält die 3D-Drucktechnik mittlerweile Einzug. Ein 3D-Drucker bietet einem Modellbauer ungeahnte Möglichkeiten hinsichtlich der Gestaltung individuell angefertigter Objekte. Ersatzteile und Modellmuster lassen sich mit Hilfe eines 3D-Druckers mit hoher Präzision selbst herstellen. Dabei spielt es keine Rolle ob es sich um Modellflugzeuge, Modellschiffe, Modellautos, RC-Automodelle, Modellfiguren, Modelleisenbahnteile oder Modelleisenbahnen selbst handelt; mit Hilfe der 3D-Drucktechnik lässt sich von nahezu jeder Idee ein dreidimensionales Objekt erzeugen.

Spielzeug

Der Spielzeugwarenmarkt in Deutschland boomt. In Deutschland betrug das Wachstum im Jahr 2016 in diesem Segment 5 Prozent. Neben Robotern, Drohnen, elektronischen Tieren und Virtual-Reality-Brillen finden auch 3D-Drucker immer mehr Liebhaber. Mit einem 3D-Drucker und der entsprechenden Software lässt sich Spielzeug selbst herstellen wie z.B. 3D-Figruen. Aber auch LEGO-Steine können mit einem 3D-Drucker kostengünstig produziert werden. So kostet ein original dänischer LEGO-Stein zirka 6 Cent. Wird der einzelne Stein zuhause selbst produziert, kostet er gemäß einer materialwissenschaftlichen Analyse nicht mehr als 0,5 Cent. Bekannte Kinderspielzeug-Hersteller wie Mattel oder Fischer-Technik haben bereits eigene 3D-Drucker auf den Markt gebracht womit Kinder ihr Spielzeug selbst ausdrucken können. Auch der Spielzeughersteller Bobby Trailer aus München nutzt die 3D-Drucker-Technologie zur Herstellung seiner Bobbycars, beispielsweise für die Produktion der Fahrerkanzel, der Alufelgen, Radkappen und Kühlerblenden.

Schmuck- / Accessoiresbereich

Der 3D-Drucker bietet auch Designern und Künstlern im Schmuckbereich ungeahnte Möglichkeiten und setzt sich mittlerweile auch dieser Branche durch. Nach dem digitalen Entwurf am PC folgt die Fertigung mittels 3D-Drucker der sowohl Kunststoffe als auch Metalle wie Silber verarbeiten kann. Mit ihm lassen sich filigrane Designs gegenüber der herkömmlichen Methode schneller und einfacher herstellen. Dem Schmuckstück selbst nicht man später nicht an, ob es aufwendig per Hand oder mit dem 3D-Drucker angefertigt wurde. Da die Anschaffungskosten für 3D-Drucker weiter fallen, sind sie auch für Kleinunternehmen oder Start ups erschwinglich. Somit lassen sich nicht nur Einzelstücke anfertigen, sondern auch Kleinserien produzieren.

Lebensmittelindustrie

Im Lebensmittelbereich werden mittels 3D-Druckern optisch ansprechende und schmackhafte Produkte hergestellt, sog. Smoothfood. Dazu werden Lebensmittel aus ursprünglichen Bestandteilen zu kaubarem Schaum oder Gelee verarbeitet ohne dass diese an Ansehlichkeit oder an Geschmack verlieren. Die Zielgruppe sind ältere Menschen die beim Verzehr von Lebensmitteln Schluck- oder Kaubeschwerden haben. Deren Lebensqualität soll mit dieser Art der Lebensmittelzubereitung deutlich verbessert werden. 3D-Drucker lassen sich auch für neue Formgebungen von Lebensmitteln einsetzen. So werden zum Beispiel in der Nudelindustrie 3D-Drucker eingesetzt, um mit deren Hilfe neue Gestaltungsformen zu testen.

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