Die Welt ist voll von künstlichen Objekten. Alles, von Hausleitungen bis hin zu Kaffeetassen und all dem, was dazwischen liegt, wird bis heute als Massenware in Fabriken hergestellt, mit langsamen und schwerfälligen Prozessen. Doch der 3D-Druck könnte all das verändern, indem er es dem gewöhnlichen Endverbraucher erlaubt, seinen Hausrat selbst zu drucken und es gleichzeitig Industriegiganten ermöglicht, Teile schneller denn je herzustellen.

3D-Druckern

Viele fragen sich zwar, ob diese Technologie für den Durchschnittsverbraucher jemals einfach genug zu bedienen sein wird, doch könnte sich dieser Punkt als unwichtiger herausstellen als gedacht. Denn der 3D-Druck hat die Chance, alleine durch kommerzielle und industrielle Anwendungen reißenden Absatz zu finden.

Wie der 3D-Druck funktioniert

Wie man Text auf Papier druckt ist uns seit Jahrzehnten bekannt. Üblicherweise wird dabei eine Computerdatei an einen Drucker gesendet, der die Daten aufbereitet und auf ein (relativ) zweidimensionales Blatt Papier druckt. Der 3D-Druck geht nun einen Schritt weiter, indem er es ermöglicht, dreidimensionale Objekte aus digitalen Daten zu formen.

Dies geschieht durch das Auftragen aufeinander folgender Materialschichten von unten nach oben, bis zur Fertigstellung. Dieser Vorgang kann je nach Größe des Objekts mehrere Stunden oder auch länger dauern. Die Objekte werden zunächst mithilfe einer Computersoftware am Bildschirm entworfen. Dieser Entwurf wird an den Drucker gesendet, der den Herstellungsprozess mit einer der vielen verschiedenen Materialien beginnt, die für das gedruckte Objekt verwendet werden sollen.

How 3D Printing Works

Wie viele andere Technologien begannen auch die Versuche mit 3D-Druckern schon lange bevor die Technologie dem allgemeinen Publikum bekannt war. Die Idee für diese Art des Drucks entstand aus der Notwendigkeit heraus, schnelle und kostengünstige Prototypen für die Fertigung herzustellen. Vor dem 3D-Druck mussten Prototypen von Hand angefertigt werden, ein sehr arbeitsintensiver Prozess. In den 1980er Jahren entstand schließlich ein Prototypen-System mit Photopolymeren, die unter Lichteinwirkung härten. Einige Jahre später wurde diese Art des Druckens durch die Stereolithografie, die mithilfe von Licht Moleküle in Schichten zusammensetzt, auf die nächste Stufe gehoben.

Heute gibt es 3D-Drucker in allen möglichen Größen, einige davon sind bereits für den privaten Gebrauch geeignet. Doch gerade die industriellen Anwendungsbereiche des 3D-Drucks haben das größte Potenzial, die Art und Weise zu verändern, wie wir über das Bauen und Konstruieren von Objekten denken.

Verwendungszwecke

Der 3D-Druck scheint zunächst erst mal nur eine Möglichkeit zu sein, tägliche Konsumgüter einfach zu drucken. In Wirklichkeit gibt es aber weit mehr Einsatzmöglichkeiten, als Sie vielleicht denken. Sie sind in der Tat so vielfältig, dass ein Bericht der Europäischen Kommission erwartet, dass der Markt für 3D-Drucker bis 2021 9,6 Milliarden Euro erreichen wird.

Der vielleicht älteste Anwendungsbereich dieser Technologie ist der Druck von Prototypen. Greg Paulsen vom Drittanbieter Xometry erinnert sich, wie diese Methode regelmäßig eingesetzt wurde. „Bevor wir es 3D-Druck nannten, bezeichnete man es als Rapid Prototyping“, sagte Paulsen. „Es wurde als ein Weg gesehen, einem funktionierenden Modell nahe genug zu kommen.“

3D-Drucker können bereits viele nützliche Haushaltsgegenstände herstellen, wie z. B. Messlöffel, Büroklammern, Kinderspielzeug und einiges mehr. Ideen für anspruchsvollere Produkte, wie Schuhe und Kleidung, kommen ebenfalls langsam auf. Der Druck letzterer Produkte ist noch nicht perfekt, verbessert sich aber kontinuierlich.

Im medizinischen Bereich gibt es 3D-gedruckte Organe bereits seit Ende der 90er Jahre. Wissenschaftler konnten das Gerüst der menschlichen Blase drucken und menschliches Gewebe um das Gerüst herum bilden lassen. Wenn das Organ vollständig ausgebildet war, wurde es erfolgreich in den Patienten implantiert. Seitdem hat sich die Technologie rasant weiterentwickelt und ist nahe daran, die für Transplantationen bei kranken Patienten benötigten Organe wiederherzustellen.

Dennoch sind es die industriellen Anwendungen dieser Technologie, die am spannendsten sein könnten. 3D-Drucker sind bereits in der Lage, alle Objekte zu produzieren, die für den Bau eines fünfstöckigen Gebäudes notwendig sind. Der ursprüngliche Einsatz für den 3D-Druck, das Prototyping, wird auch in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt, wo Teile für Pipelines und andere Infrastrukturen schnell und zu einem Bruchteil der bisherigen Kosten prototypisiert werden können. Laut BP-Technologiechef David Eyton ist der aktuelle Entstehungsprozess einer Energiepipeline nicht effizient. „Man muss warten, bis jemand an Land das Rohrstück angefertigt hat, dann wird es verschickt und dann erst installiert“, beschreibt Eyton den aktuellen Prozess. „Es wäre wirklich cool, wenn man es in situ (eine Methode zur Ölproduktion) drucken könnte. Das würde eine Menge Ärger ersparen.“

Doch damit sind die grenzenlosen Möglichkeiten für die 3D-Druckindustrie noch lange nicht ausgeschöpft. Russland kündigte kürzlich an, mit dieser Technologie großen Bauprojekten auf dem Mond auf die Sprünge helfen zu wollen.

Bedenken zur Benutzerfreundlichkeit

Einen 3D-Drucker zu verwenden, ist heute gar nicht so einfach. Es erfordert zumindest einige Grundkenntnisse über Computer und Design, um sich überhaupt daran ausprobieren zu können. Der 3D-Druck verwendet CAD-Software (Computer Aided Design), um elektronische Vorlagen für den Druck zu erstellen. CAD ist extrem schwer zu beherrschen, besonders für jene, die keinen Informatik- oder Designhintergrund haben. So sind selbst kleine und scheinbar einfache Objekte schwer zu konstruieren.

How 3D Printing Works

In der heutigen Realität ist die überwiegende Mehrheit der Menschen nicht in der Lage, Objekte für den 3D-Druck zu erstellen und zu gestalten. Es gibt einige Unternehmen, die versuchen, die lange Lernkurve des 3D-Drucks zu verkürzen, indem sie einfachere, benutzerfreundlichere Drucker entwickeln. Der Makerbot Replicator+ ist ein solches Beispiel. „Als weltweit führender Anbieter im Bereich des Desktop-3D-Drucks legen wir besonderen Wert auf Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit, indem wir effektive Lösungen für jede Phase des Desktop-3D-Druckprozesses anbieten“, berichtet das Unternehmen. Produkte wie der Replicator+ sind jedoch in dem, was sie für den Durchschnittsmenschen drucken können, noch eingeschränkt.

Für alle, die bereits mit 3D-Design vertraut sind, die aber kein Geld für einen Drucker ausgeben wollen, gibt es 3D-Druckdienstleister. Dorthin senden Sie ganz einfach Ihre CAD-Datei, um ein Preisangebot für den Druck Ihres neu zu erstellenden Objekts zu erhalten.

Ist Regulierung notwendig?

Einige fragen sich, ob eine strengere 3D-Druckregulierung erforderlich ist, um sicherzustellen, dass keine Objekte gedruckt werden, die Sicherheitsrisiken darstellen. Diese Frage gewann dadurch an Wichtigkeit, da die Anwender mithilfe von CAD-Software und 3D-Druckern Waffen herstellen können.

Im Jahr 2013 erstellte ein Unternehmen namens Defense Distributed einen Entwurf für eine Kunststoffpistole, die mittels eines 3D-Druckers hergestellt werden kann. Es dauerte nicht lange, bis die Regierung der Vereinigten Staaten forderte, die Pläne von der Website zu entfernen, was zu einem intensiven Rechtsstreit führte. Vor Kurzem veröffentlichte der US-Bürger Cody Wilson Pläne für eine vollständig in 3D druckbare Waffe. Als die Regierung versuchte, einzugreifen, klagte Wilson vor Gericht. Er gewann, und darf nun seinen Betrieb fortsetzen. Solche Rechtsstreitigkeiten erschrecken viele. Sie vermuten, dass der 3D-Druck die Büchse der Pandora öffnet, mit noch unbekannten und schlecht vorhersagbaren Folgen.

Die französische EFDD-Mitarbeiterin Joëlle Bergeron äußerte sich offen über die Notwendigkeit einer Regulierung für diese neue Technologie. Sie sieht eine Industrie aufkommen, deren Rechtsfragen äußerst komplex sein werden und außer Kontrolle geraten könnten, wenn sie nicht von einem Regierungsgremium geklärt werden, sagt Bergeron:

„Wir sollten darüber nachdenken, spezifische Regeln für 3D-Druckprodukte zu schaffen. Da es sich um einen äußerst komplexen Prozess handelt und sehr viele Menschen beteiligt sind, kann es für einen Betroffenen schwierig sein, den Verantwortlichen zu finden. Im Unglücksfall könnte die verantwortliche Person entweder der Ersteller, der Verkäufer der 3D-Datei, oder auch der Hersteller des Druckers oder der Software, der Lieferant der verwendeten Materialien oder auch die Person, die das Objekt erstellt hat, sein. Je nachdem, woher der Fehler stammt. Derzeit gibt es keine Rechtsprechung zur zivilrechtlichen Haftung für Produkte, die mit 3D-Druckern erstellt wurden. Die Hersteller wissen also nicht, was sie erwartet.

Deshalb ist es an uns, die wir in das Parlament gewählt wurden, die Europäische Kommission aufzufordern, diese Rechtsfragen genau zu prüfen.

Und dabei kam noch nicht einmal das Problem der Verletzung geistigen Eigentums zur Sprache, das voraussichtlich ein fester Streitpunkt bei 3D gedruckten Objekten werden wird. Verletzt der Druck einer identischen Kopie eines patentgeschützten Objekts die Rechte des geistigen Eigentums? Wenn ja, wie kann es geschützt werden? Wer haftet, wenn ein solches Objekt fehlerhaft ist und Personen zu Schaden kommen? All das sind völlig neue Gebiete für die Regulierungsbehörden, die den Fortschritt dieser Technologie sehr genau verfolgen werden.

Fazit

Werden wir jemals in einer Welt leben, in der man alles drucken kann, was man zu Hause braucht? Vielleicht. Vielleicht auch nicht. Es ist wahrscheinlich, dass die 3D-Drucktechnologie im Laufe der Zeit für alle, auch für diejenigen, die nur über begrenzte technische Kenntnisse verfügen, einfacher zu bedienen sein wird. Unabhängig davon geht der 3D-Druck neue und innovative Wege, um Objekte aller Formen und Größen herzustellen. Allein die kommerziellen Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks werden genügen, die Branche für die kommenden Jahrzehnte zu einem wichtigen Teil der Fertigungs- und Konsumgüterindustrie zu machen.