Alles über 3D-Drucker

    Zunächst denkt man unweigerlich an alte Science-Fiction-Filme: ein Drucker, der keine Textseiten oder Fotos ausspuckt, sondern echte, dreidimensionale Gegenstände wie Teekannen, Schrauben oder Musikinstrumente. Aber es gibt sie tatsächlich, diese sogenannten 3D-Drucker. Und: Sie werden aufgrund fallender Preise mittlerweile auch für Privatanwender interessant.

    Bereits im Jahr 1986 meldete der US-Amerikaner Chuck Hull (geboren 1939) den ersten 3D-Printer zum Patent an. Auch wenn diese Geräte „Drucker“ genannt werden – diese Bezeichnung wird ihnen nicht ganz gerecht. Ein 3D-Printer arbeitet nämlich nicht zweidimensional auf einer Fläche, sondern baut in dünnen Schichten ein dreidimensionales Objekt auf. Dabei können verschiedene Materialien zum Einsatz kommen – etwa Metall oder Kunststoff, flüssig oder in Pulverform.

    Bislang nutzten vorwiegend Ingenieure und Designer 3D-Drucker, um damit Modelle und Prototypen („Rapid Prototyping“) oder Spezialwerkzeuge („Rapid Tooling“) anzufertigen. Inzwischen ist die Technik jedoch soweit, dass die Geräte auch fertige Produkte produzieren können („Rapid Manufacturing“). Zugleich sind 3D-Printer immer günstiger geworden. Mittlerweile gibt es schon Geräte für rund 1000 Euro. Und während die ersten 3D-Drucker noch so groß wie eine Garage waren, nehmen sie inzwischen nicht viel mehr Platz ein als ein handelsübliches Multifunktionsgerät.

    Wie funktioniert ein 3D-Drucker?

    3D-Drucker arbeiten mit unterschiedlichen Verfahren. Die beiden gebräuchlichsten sind die Stereolithographie und das Laser-Sintern-Verfahren. Alle haben gemeinsam, dass der 3D-Printer nur in Verbindung mit einem Computer funktioniert. Der Rechner liefert dem Drucker sogenannte CAD-Daten, wobei CAD für „Computer Aided Design“ (dt. „Rechnergestützter Entwurf“) steht: Mit einer speziellen Modellierungs-Software können am Computer dreidimensionale Objekte entworfen werden. Diese erstellte Druckvorlage wird danach mittels Software in mikroskopisch dünne Scheiben geschnitten, vergleichbar mit Höhenschichtlinien. Die so erzeugten zweidimensionalen Ebenen werden beim Produktionsprozess nacheinander gedruckt („Additive Manufacturing“) und erzeugen wieder das dreidimensionale Objekt.

    Das aufgeschichtete Material ist häufig zunächst flüssig und wird dann getrocknet. In einem anderen Verfahren wird Metallpulver geschmolzen und später gehärtet. Solch ein 3D-Print kann Stunden dauern – je nachdem wie groß beziehungsweise komplex das jeweilige Stück ist. Am Ende steht dann ein fertiges Produkt, das man sofort für sich oder als Bauteil in einer größeren Konstruktion, etwa einer Waschmaschine, nutzen kann. Dabei ist der „Druck“, abhängig vom verwendeten Material, genauso belastbar wir ein herkömmlich gefertigtes Produkt – obwohl er aus letztendlich aus Pulver oder Flüssigkeit hergestellt wurde.

    Was kann man mit einem 3D-Drucker herstellen?

    Mit einem 3D-Printer lässt sich fast jeder Gegenstand produzieren: Möbel, Teile für Autos oder andere Maschinen, Modeaccessoires, Lego-Steine. Dabei stellen auch Hohlräume oder verschlungene Formen kein großes Problem dar. Gerade der Medizintechnik öffnen sich ganz neue Möglichkeiten, da auch winzigste Teile im Nanometer-Bereich am Rechner entworfen und gedruckt werden können. Traditionell zeit- und kostenintensive Behandlungen lassen sich teilweise enorm vereinfachen. Niederländischen Medizinern etwa gelang die erfolgreiche Implantation einer Unterkieferprothese aus dem 3D-Drucker.

    Die Operationsdauer konnte dabei auf ein Fünftel der herkömmlichen Dauer reduziert und weitere Operationen umgangen werden. Einige Firmen forschen sogar derzeit an der Entwicklung 3D-gedruckter Organe aus menschlichem Gewebe. Dieses „Tissue Engineering“ genannte Verfahren steckt allerdings noch in den Kinderschuhen. Natürlich lockt eine solche Vielfalt an Möglichkeiten auch Kriminelle an. Sogenannte Skimming-Betrüger beispielsweise haben an Geldautomaten selbstgedruckte Attrappen von Kartenlesern angebracht, um sich mit diesen täuschend ähnlichen Kopien Kontodaten zu erschleichen.

    Wie wird der 3D-Drucker unseren Alltag verändern?

    Im Internet sind bereits 3D-Drucker für unter 1000 Euro zu kaufen. Die Herstellung von Gebrauchsgegenständen innerhalb der eigenen vier Wände wird also weiter an Bedeutung gewinnen. Einen Stuhl kauft man dann nicht mehr im Geschäft, sondern bezahlt eine Datei, lädt sie herunter und druckt sich das Möbel – nach eigenen Wünschen angepasst – zu Hause aus. Einer der Vorteile: Die Produktion von Kleinserien kann durch die Verwendung von 3D-Druck-Technologien kostengünstiger werden. Weniger Frachtverkehr auf den Straßen schont zudem die Umwelt.

    Auf der anderen Seite könnte die neue Technik für das Produktdesign ähnlich verheerende Folgen haben wie die Internet-Piraterie für die Musik- und Filmindustrie. Und: Was wird aus den Arbeitsplätzen der traditionellen Fabrikindustrie? Dazu kommen Fragen zur Sicherheit – selbst hergestellte Artikel sind nicht TÜV-geprüft. Das Bundeskriminalamt (BKA) warnte unlängst sogar vor funktionsfähigen Schusswaffen aus 3D-Druckern. Tatsächlich gelang es 2012 einer Gruppe von texanischen Studenten, eine solche „Wiki Weapon“ aus Plastik auszudrucken. Der Prototyp konnte sechs Schuss abfeuern, bevor er zu Bruch ging.

    Eine Horror-Vision: Auf der ganzen Welt kann jeder seine eigene Waffe ausdrucken, nach Plänen, die frei zugänglich im Internet veröffentlicht werden. Wer die Technik schon jetzt ausprobieren möchte, ohne ein Gerät zu kaufen, kann mit einer geeigneten Software (wie Sketchup) eigene Designs erstellen. Internet-Anbieter wie Makeyourproduct oder Quality 3D Print drucken die Entwürfe dann aus. In einigen deutschen Großstädten gibt es zudem sogenannte FabLabs (Fabrication Laboratory), in denen Besucher selbst mit 3D-Druckern arbeiten dürfen.

    Prindo - für mehr Ausdruck