3D Druck-Industrie
Die Einführung des 3D Drucks hat mittlerweile den Großteil der Unternehmen erobert. Unternehmen, die in ihrer Lieferkette noch keine additive Fertigung haben, stellen mittlerweile eine Minderheit dar. Wurde der 3D Druck in den Anfängen nur für Prototyping und Einzelfertigung angewandt, wandelt er sich nun rasant zu einer gängigen Technologie in der Produktion.
Der Großteil der Nachfrage nach 3D Druck kommt heutzutage aus der Industrie. Marktanalysen prognostizieren, dass der 3D-Druckmarkt weltweit bis 2026 41 Milliarden US-Dollar erreichen wird. Die 3D Drucktechnologie wird im Laufe der Zeit fast jede große Industrie umformen und die Art und Weise, wie wir künftig leben, arbeiten und spielen, nachhaltig prägen.
Anwendungsfälle für 3D Druck
Der 3D Druck betrifft unzählige Formen von Technologien und Materialien, da er in fast allen möglichen Branchen zur Anwendung kommt. Einige Beispiele:
– Konsumgüter (Möbel, Brillen, Design, Schuhe)
– Industrieprodukte (Prototypen, Fertigungswerkzeuge, funktionale Endverbraucherteile)
– Dentalprodukte
– Prothetik
– architektonische Modelle
– Nachbildung von Fossilien
– Rekonstruktion antiker Artefakte
– Beweisrekonstruktion in der Pathologie der Forensik
– Filmrequisiten
Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
Seit den späten siebziger Jahren verwenden Unternehmen 3D Drucker bei der Entwicklung von Designs, um Prototypen zu erstellen. Die Verwendung von 3D Druckern für diese Anwendungsfälle wird als Rapid Prototyping bezeichnet.
Warum verwendet man 3D Drucker für Rapid Prototyping?
Weil es schnell und relativ günstig ist. Von der ersten Idee über die Entwicklung eines 3D-Modells bis hin zum Prototypen ist eine Frage von wenigen Tagen. Iterationen sind leichter und billiger herzustellen und es braucht keine teuren Formen oder Tools. Neben Rapid Prototyping wird der 3D Druck auch für Rapid Manufacturing eingesetzt. Rapid Manufacturing ist eine innovative Methode in der Fertigung, bei der Unternehmen 3D Drucker für die Kleinserienfertigung gemäß individueller Kundenwünsche verwenden.
Automobilindustrie
Autohersteller nutzen den 3D Druck schon lange. Automobilunternehmen drucken Ersatzteile, Werkzeuge und Vorrichtungen, aber auch Teile für den Endverbrauch. Der 3D Druck hat die On-Demand-Fertigung ermöglicht, was zu geringeren Lagerbeständen und verkürzten Design- und Produktionszyklen geführt hat.
Automobilenthusiasten auf der ganzen Welt verwenden 3D-gedruckte Teile, um alte Autos zu restaurieren. So druckten etwa australische Ingenieure Teile, um einen Delage Type-C wieder zum Leben zu erwecken. Dabei mussten sie Teile drucken, die jahrzehntelang nicht mehr produziert wurden.
Luftfahrt
Die Luftfahrtindustrie nutzt den 3D Druck auf vielfältige Weise. So hat etwa GE Aviation 30.000 Kobalt-Chrom-Brennstoffdüsen für seine LEAP-Flugzeugtriebwerke 3D gedruckt. Rund zwanzig Einzelteile, die zuvor zusammengeschweißt werden mussten, wurden zu einem 3D-gedruckten Bauteil zusammengefasst, das 25 % weniger wiegt und fünfmal stärker ist. Das LEAP-Triebwerk ist aufgrund seines hohen Wirkungsgrads das meistverkaufte Triebwerk in der Luft- und Raumfahrtindustrie, und GE spart durch den 3D Druck der Kraftstoffdüsen 3 Millionen US-Dollar pro Flugzeug ein, sodass dieses einzelne 3D gedruckte Teil Hunderte Millionen Dollar an finanziellen Vorteilen generiert.
Konstruktion
Mittlerweile gibt es auch Häuser aus dem 3D Drucker. Einige Unternehmen drucken vorgefertigte Teile und andere drucken ganze Häuser direkt vor Ort. Der 3D Drucker eignet sich hervorragend zum schnellen und wiederholbaren Ablegen von Betonschichten.
Verbraucherprodukte
Mittlerweile gibt es zahlreiche Beispiele für 3D gedruckte Endverbraucherprodukte. Hier fand im letzten Jahrzehnt eine unglaubliche Entwicklung statt.
Schuhe
Die 4D-Reihe von Adidas verfügt über eine vollständig 3D gedruckte Zwischensohle und wird in großen Mengen gedruckt. Es begann mit 5.000 Paar Schuhen, die Adidas testweise herausbrachte. Mittlerweile produziert der Hersteller diese Schuhe im großen Stil und verkauft sie weltweit.
Brillen
Der Markt für 3D gedruckte Brillen wird Prognosen zufolge bis 2028 3,4 Milliarden US-Dollar erreichen. Ein schnell wachsender Bereich sind Endverbraucherbrillen. Der 3D Druck ist ein ideales Produktionsverfahren für Brillengestelle, da die Maße eines Individuums im Endprodukt einfach zu verarbeiten sind.
Aber auch Linsen lassen sich in 3D drucken. Herkömmliche Glaslinsen werden aus einem viel größeren Materialblock als das Endprodukt geschnitten, der als Rohling bezeichnet wird und von dem etwa 80 % verschwendet werden. 80 % Verschwendung ist sehr viel. Außerdem müssen Labore riesige Bestände an Rohlingen führen, um die individuellen Sehanforderungen ihrer Kunden zu erfüllen.
Mittlerweile ist die 3D Drucktechnologie jedoch weit genug fortgeschritten, um hochwertige, kundenspezifische Brillengläser bereitzustellen, wodurch die Abfall- und Lagerkosten der Vergangenheit entfallen. Der Luxexcel VisionEngine 3D Drucker verwendet ein UV-härtbares Acrylat-Monomer, um zwei Linsenpaare pro Stunde zu drucken, die keinerlei Polieren oder Nachbearbeitung erfordern. Die Fokusbereiche können auch vollständig angepasst werden, sodass ein bestimmter Bereich des Glases in der Ferne für eine bessere Klarheit sorgt, während ein anderer Bereich des Glases für eine bessere Nahsicht sorgt.
Schmuck
Es gibt zwei Möglichkeiten, Schmuck mit einem 3D Drucker herzustellen, nämlich im direkten oder im indirekten Herstellungsverfahren. Direkt meint die Erstellung eines Objekts direkt aus dem 3D Design, während indirekt bedeutet, dass das 3D gedruckte Objekt schließlich verwendet wird, um eine Form für den Feinguss zu erstellen.
Gesundheitswesen
Schlagzeilen über 3D gedruckte Implantate sind heutzutage keine Seltenheit. Oft sind diese Fälle experimentell, was den Anschein erweckt, als sei der 3D Druck immer noch eine Randtechnologie in der Medizin und im Gesundheitswesen, aber dem ist nicht so. In den letzten zehn Jahren wurden mehr als 100.000 Hüftprothesen von GE Additive 3D gedruckt.
Auch das Hörgerät kann heutzutage aus dem 3D Drucker kommen. Früher erforderte die Herstellung eines Hörgeräts neun mühsame Schritte, wobei Teile von Hand geformt wurden und das Ergebnis war oft eine schlechte Passform. Bei den Hörgeräten aus dem 3D Drucker verwendet der Techniker Silikon, um einen Abdruck des Gehörgangs zu nehmen, welcher 3D gescannt wird. Nach einigen geringfügigen Anpassungen wird das Modell mit einem 3D Drucker gedruckt. Die Elektronik wird hinzugefügt und dann an den Benutzer versendet. Mit diesem Verfahren werden jedes Jahr Hunderttausende von Hörgeräten in 3D gedruckt.
Zahnmedizin
In der Dentalbranche sind Formen für transparente Aligner die wahrscheinlich am häufigsten 3D gedruckten Objekte der Welt. Derzeit werden die Formen sowohl mit harz- als auch mit pulverbasierten 3D Druckverfahren gedruckt, zudem wird auch Material Jetting angewandt. Kronen und Prothesen werden zusammen mit Bohrschablonen bereits direkt 3D gedruckt.
Bildung
Pädagogen und Schüler verwenden seit einiger Zeit 3D Drucker im Unterricht. Mit dem 3D Druck können Studenten ihre Ideen schnell und kostengünstig verwirklichen.
Während Abschlüsse in additiver Fertigung relativ neu sind, setzen Universitäten 3D Drucker schon lange in anderen Disziplinen ein. Es gibt Kurse, die man belegen kann, um sich mit dem 3D Druck vertraut zu machen. Universitäten und Bildungsträger bieten Kurse zu Produkten und Themen an, die an den 3D Druck angrenzen, wie CAD und 3D Design, die an einem bestimmten Punkt auf den 3D Druck angewandt werden können.
Beim Prototyping kommen vermehrt 3D Drucker zum Einsatz. Es gibt Spezialisierungen in der additiven Fertigung, die man durch Architektur- oder Industriedesign-Abschlüsse erreichen kann. Gedruckte Prototypen sind auch in den Kunst-, Animations- und Modestudiengängen weit verbreitet.
