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3D-Dru­cker

Das ad­di­ti­ve Ver­fah­ren

3D-Drucker

3D-Dru­cker im FabLab Ne­ckar-Alb

Das 3D-Druck-Ver­fah­ren zählt zu den Kern­ele­men­ten der di­gi­ta­len Pro­duk­ti­on. Der 3D-Dru­cker ge­hört wie die CNC-Fräse zu der Klas­se der "Di­gi­tal Fa­bri­ca­tors" (in der Kurz­form: "Di­gi­tal Fabber"). Di­gi­tal Fabber sind Ma­schi­nen, mit deren Hilfe man aus CAD-Da­tei­en ("com­pu­ter-aided design") drei­di­men­sio­na­le Werk­stü­cke er­zeu­gen kann. Das Kon­stru­ie­ren der Pro­duk­te er­folgt bei den Di­gi­tal Fabbern also rech­ner­ge­stützt mit Hilfe von Kon­struk­ti­ons­pro­gram­men. Al­ter­na­tiv kann das Pro­dukt, das er­zeugt wer­den soll, auch mit Hilfe eines 3D-Scan­ners ein­ge­le­sen wer­den.

Grund­sätz­lich wer­den zwei wich­ti­ge Ver­fah­ren un­ter­schie­den. Bei der CNC-Fräse wird Schicht für Schicht Ma­te­ri­al aus einem gro­ßen Block ab­ge­tra­gen, man spricht hier von einem sub­trak­ti­ven Fabber. Im Ge­gen­satz dazu ist der 3D-Druck ein ad­di­ti­ves Ver­fah­ren, da hier im Schicht­ver­fah­ren Ma­te­ri­al er­zeugt bzw. ab­ge­la­gert wird.

Beim 3D-Druck kommt schnell aus­här­ten­des Ma­te­ri­al zum Ein­satz, je nach An­wen­dungs­be­reich kön­nen das zum Bei­spiel Kunst­stof­fe sein. In­zwi­schen sind sogar mehr­far­bi­ge Dru­cke mög­lich. Von Vor­teil ist, dass 3D-Dru­cker nur so viel Ma­te­ri­al ver­brau­chen, wie für das Werk­stück be­nö­tigt wird. Vor allem in den letz­ten Jah­ren hat das Ver­fah­ren mas­siv an Be­deu­tung ge­won­nen. Damit ein­her gehen ra­pi­de sin­ken­de An­schaf­fungs­kos­ten, so dass viele Schu­len in­zwi­schen über einen ei­ge­nen 3D-Dru­cker ver­fü­gen.

Ge­schich­te und Be­deu­tung

Schema-Zeichnung zum 3D-Schichtverfahren

"Um­wand­lung eines 3D-Mo­dells in einen druck­ba­ren Ge­gen­stand" von Ma­te­ri­al­ge­e­za [CC BY-SA 3.0)], via Wi­ki­me­dia Com­mons

Der erste 3D-Dru­cker kam be­reits in den 80er Jah­ren zum Ein­satz. Die Be­deu­tung für die In­dus­trie wurde bald er­kannt. Mo­del­le sowie Pro­to­ty­pen konn­ten nun ohne auf­wän­di­ge Spritz­guss­ver­fah­ren her­ge­stellt wer­den. In der In­dus­trie und in der Me­di­zin­tech­nik ist die 3D-Fer­ti­gung in­zwi­schen nicht mehr weg­zu­den­ken. Auch in der Bast­ler- und Künst­ler­sze­ne er­freut sich der 3D-Dru­cker gro­ßer Be­liebt­heit. Er­satz­tei­le oder Ein­zel­stü­cke las­sen sich nun auch von Pri­vat­per­so­nen ohne gro­ßen Auf­wand her­stel­len. Viele sind daher der An­sicht, dass das 3D-Druck-Ver­fah­ren es­sen­ti­ell ist für die zu­kunfts­wei­sen­de Ent­wick­lung einer de­zen­tra­le Pro­duk­ti­on. Der Ein­zel­ne ist in die­ser Ide­al­vor­stel­lung nicht mehr ab­hän­gig von den gro­ßen Fa­bri­ken. Als Pri­vat­per­son kann man nun mit Hilfe einer Art "Mini-Fa­brik", zum Bei­spiel im FabLab, sein ei­ge­nes Pro­jekt ver­wirk­li­chen. Das In­sti­tut für öko­lo­gi­sche Wirt­schafts­for­schung sieht darin sogar ein gro­ßes Po­ten­zi­al für zu­kunfts­fä­hi­ge Wert­schöp­fung. In den kur­zen Lie­fer­we­gen und lo­ka­len Netz­wer­ken ver­ste­cke sich dem­nach die Chan­ce, künf­tig nach­hal­ti­ger zu pro­du­zie­ren. Dar­über hin­aus haben sich in den letz­ten Jah­ren ver­schie­de­ne 3D-Druck-Dienst­leis­ter eta­bliert, bei denen man eine Datei sei­nes Wunsch­ob­jekts hoch­la­den kann. Das fer­tig ge­druck­te Pro­dukt wird dann be­quem nach Hause ge­lie­fert.

Wei­te­re In­for­ma­tio­nen:

Pu­bli­ka­ti­on des In­sti­tuts für öko­lo­gi­sche Wirt­schafts­for­schung: De­zen­tra­le Pro­duk­ti­on, 3D-Druck und Nach­hal­tig­keit. Tra­jek­to­ri­en und Po­ten­zia­le in­no­va­ti­ver Wert­schöp­fungs­mus­ter zwi­schen Maker-Be­we­gung und In­dus­trie 4.0, er­schie­nen 2014

Auto-Re­pli­ka­ti­on

RepRap-3D-Drucker

"Re­pRap Men­del V2" von Re­pRap Pro­ject [CC BY-SA 4.0)], via Wi­ki­me­dia Com­mons

Her­vor­zu­he­ben sind die zwei Open-Sour­ce-Pro­jek­te Re­pRap und Ma­ker­Bot. Es han­delt sich hier­bei um 3D-Dru­cker, die sich selbst re­pli­zie­ren kön­nen, man spricht von Auto-Re­pli­ka­ti­on be­zie­hungs­wei­se so­ge­nann­ten "self-re­pli­ca­ting ma­chi­nes". Vor­bild war hier die na­tür­li­che Selbstre­pli­ka­ti­on, wie sie zum Bei­spiel von DNA-Mo­le­kü­len be­kannt ist. Diese kön­nen vor jeder Zell­tei­lung ihre ei­ge­ne Bil­dung ka­ta­ly­sie­ren, um zu ge­währ­leis­ten, dass in jeder ent­stan­de­nen Toch­ter­zel­le eine Kopie des Aus­gangs­mo­le­küls vor­han­den ist. So­wohl das "Re­prap"-Pro­jekt als auch das "Ma­ker­Bot"-Pro­jekt hat­ten zum Ziel, 3D-Dru­cker für die brei­te Ge­sell­schaft er­schwing­lich zu ma­chen. Zu die­sem Kon­zept ge­hört auch, dass die 3D-Dru­cker (beim "Ma­ker­Bot" nur die frü­hen Ver­sio­nen) ihre ei­ge­nen Be­stand­tei­le aus Plas­tik dru­cken kön­nen. Elek­tro­ni­sche Be­stand­tei­le wer­den dann vom End­ver­brau­cher selbst ver­lö­tet. Auch Er­wei­te­run­gen und Ver­bes­se­run­gen kön­nen von der Ma­schi­ne selbst her­ge­stellt wer­den, so dass der 3D-Dru­cker immer auf dem neu­es­ten Stand bleibt.

Soft­ware

Kon­struk­ti­ons­pro­gram­me

Soft­ware, die beim Er­stel­len eines druck­ba­ren 3D-Mo­dells hilf­reich ist.

Sli­cer

Soft­ware, die das 3D-Mo­dell in ein­zel­ne Schich­ten zer­legt, damit es von dem 3D-Dru­cker ge­druckt wer­den kann.

Wei­ter zu CNC-Fräse