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07/04/2018 11:02 CEST | Aktualisiert 07/04/2018 11:02 CEST

Schon jetzt kommen Häuser aus dem 3D-Drucker – doch das ist erst der Anfang

Sie sind noch keine Wundermaschinen – aber sie haben das Potenzial dazu.

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3D-Drucker verändern schon jetzt unseren Alltag

Christian braucht einen neuen Seifenhalter für sein Bad.

Als typischer Heimwerker fährt er zum Baumarkt und hofft, dort das passende Teil zu finden. Doch auf Vorrat ist es nicht und als Antwort erwartet ihn wahrscheinlich ein “Tut uns leid, aber wir können ihn natürlich bestellen” von der Baumarktmitarbeiterin.

Was sie nicht sagt: Der Seifenhalter kommt in großer Stückzahl aus einer Fabrik in China und wird um die halbe Welt geschifft. Das kann dauern und ist alles andere als umweltfreundlich.

Darauf ist Christian nicht mehr angewiesen – denn er hat einen 3D-Drucker zu Hause. Statt in den Baumarkt geht er ins Internet, sucht in einer freien Datenbank den perfekten Gegenstand und druckt ihn einfach selber aus. Das spart nicht nur Geld und Zeit, sondern auch CO2-Emissionen.

Was nach Science-Fiction klingt, geht schon heute – und das nicht nur mit Seifenhaltern. Einfache 3D-Drucker sind für unter 500 Euro zu haben – und die Technologie wird immer besser und günstiger.

Heimwerker weltweit sind begeistert, für die Industrie eröffnen sich ganz neue Wege. So kündigte eine italienische Firma an, bis zum Jahr 2019 ein 3D-gedrucktes Elektroauto auf den Markt zu bringen – für nur 6.000 Euro.

Häuser und Drohnen aus dem 3D-Drucker – Utopie oder Zukunft?

Eine russische Firma druckt heute schon ganze Häuser in nur 24 Stunden aus – direkt dort, wo sie stehen sollen. Und chinesische Ingenieure kombinieren 3D-Drucker bereits mit Drohnen, um die Bauindustrie zu revolutionieren.

Erleben wir gerade den Anfang einer Zukunfts-Industrie, in der alles nur noch gedruckt wird und in der Lagerung, Überproduktion und Müll der Vergangenheit angehören? Oder ist das doch eine Utopie, die nur verdeckt, wie 3D-Drucker bereits heute wirklich die Welt verändern? Und wo sind die Haken?

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Spielzeug aus dem 3D-Drucker gibt es schon seit Jahren

In Science-Fiction-Serien wie Raumschiff Enterprise sind 3D-Drucker technologische Wunderwerke. Man sagt einfach, was man braucht, und Sekunden später kommt der fertige Gegenstand aus der Maschine heraus.

► Tatsächlich sind noch ein paar mehr Schritte notwendig. 3D-Druck ist in erster Linie eine neue Art der Fertigung, auf die sich Firmen spezialisieren, etwa 3dprint-germany.de von Enrico Müller. Der bietet seit drei Jahren neben Softwarelösungen auch 3D-Druck an, weil seine Kunden die digitalen Designs auch in den Händen halten wollten.

Heute druckt er das, was seine Kunden wollen – von einzigartigen Prototypen bis zu Ersatzteilen in hoher Stückzahl.

So funktioniert das 3D-Drucken

Im Gespräch erklärt er, wie das abläuft:

1. Druckart auswählen: Hinter dem Begriff “3D-Druck” verbergen sich tatsächlich viele verschiedene Verfahren, die ganz unterschiedliche Materialien verwenden, etwa Kunststoff, Gips, Metall oder Keramik. Bevor Enrico Müller loslegt, muss er also mit dem Kunden die richtige Druckart und damit auch die passende Maschine auswählen. Universaldrucker für alle Verfahren gibt es noch nicht.

2. 3D-Modell erstellen: Damit der Drucker weiß, welchen Gegenstand er fertigen soll, reicht ein einfaches Kommando nicht aus. Enrico Müller und seine Mitarbeiter erstellen vor dem Druck ein genaues 3D-Modell des Objektes am Computer. Oder der Kunde bringt gleich die passende Datei mit, die er etwa in einer Online-Sammlung gekauft hat.

3. Drucken: Nun startet die Fertigung, wobei der Gegenstand Schicht um Schicht nacheinander aufgebaut wird. Der ganze Vorgang dauert je nach Größe, Verfahren und Qualität ein paar Minuten oder auch mehrere Stunden. Moderne 3D-Drucker schaffen etwa einen Keramik-Zahn in knapp 4 Minuten.

4. Nacharbeiten: Was aus dem Drucker kommt, ist aber noch nicht gebrauchsfertig. Je nach Verfahren müssen die gedruckten Gegenstände erst aushärten oder von Enrico Müllers Team gesäubert, bestrahlt oder gebrannt werden. Auch mehrfarbige Gegenstände sind noch Zukunftsmusik.

Zahnkronen und Knochenersatzteile aus dem Drucker

Im Unterschied zur herkömmlichen Fertigung braucht der 3D-Druck keine Gussform oder Spezialwerkzeuge. Anders als beim Aussägen oder Fräsen von Objekten bleibt kaum Verschnitt übrig – und das spart Abfall sowie Zeit und vor allem Kosten.

Denn der Preis für teure Gussformen (mehrere Tausend Euro) muss nicht mehr auf die Stückzahl umgeschlagen werden. Damit ist es preislich egal, ob ein Gegenstand hergestellt wird oder Tausende. Der Mengenrabatt ist zu vernachlässigen.

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Ein Sneaker wird in einem 3D-Drucker hergestellt

Und das ist nicht einmal der größte Vorteil.

Der 3D-Druck bringt die Freiheit des Designs: Eine Tasse mit komplexen Mustern an der Innenseite? Mit herkömmlicher Fertigung unmöglich, mit dem 3D-Drucker kein Problem. Das Innere eines Gegenstandes wird einfach Schicht für Schicht mitgedruckt. Dazu nötig ist nur die richtige Maschine, die passende Einstellung und genug Drucker-Material.

► Alle 3D-Drucke entstehen aus digitalen Dateien, die sich schnell und mit nur ein paar Klicks in der Software anpassen lassen. Das ist perfekt für Prototypen und andere einmalige Druckvorgänge – etwa in der Medizintechnik.

So wird heute bereits die Hälfte aller Zahnkronen und -brücken gedruckt. Einige Krankenhäuser verwandeln sogar Röntgenbilder von Knochen oder Organen in Modelle, an denen Ärzte dann komplexe Operationen planen können.

Auch entstehen im 3D-Drucker bereits auf den Patienten angepasste, millimetergenaue Knochen-Ersatzteile – etwa eine Schädeldecke, die dann auch dieselben Belastungen aushält.

“Diese Technologie wird die Wirtschaft verändern”

► Doch die Medizin ist nur die Spitze des Eisbergs. Denn auch die Industrie entdeckt die Vorteile des 3D-Drucks für sich. Und Deutschland hat dabei die Vorreiterrolle.

“Diese Technologie wird die Wirtschaft verändern”, da ist sich Benjamin Haller von EOS aus Krailling bei München sicher. Der Weltmarktführer im industriellen 3D-Druck entwickelt seine 3D-Drucker-Systeme stetig weiter – etwa für die deutsche Auto-, Luft- und Raumfahrtindustrie.

 

Haller betont, wie flexibel der 3D-Druck die Produktion weltweit machen kann: “Ein großer Vorteil der Technologie ist die starke Individualisierung von Produkten, sogar in der Serienfertigung. Dem 3D-Drucker ist es egal, ob er 1.000 Mal dasselbe oder 1.000 individuelle Teile produziert. Und das überall, wo ein passender 3D-Drucker steht. Dazu muss letztlich nur ein Datensatz um die Welt geschickt werden.”

Fehlt am Herstellungsort ein 3D-Drucker, gibt es bereits Überlegungen, diesen im Container als “flexible Produktionszelle” anzuliefern. Die Lagerung von Werkzeug oder Bauteilen kann damit genauso unnötig werden wie Überproduktion oder Wartezeiten auf Spezialteile. Dazu ermöglicht 3D-Druck ganz neue Gegenstände wie Leichtbauteile oder Mikro-Bauteile.

Weniger Billig-Produktion im Ausland

Sind Industrie-Lagerhallen von übermorgen also bis auf ein paar 3D-Drucker leer? Nein, denn nicht jedes Ersatzteil muss bei Bedarf gedruckt werden. Für standardisierte Gegenstände wie etwa Schrauben wäre das unnötig.

Benjamin Haller betont, dass der 3D-Druck kein “Allheilmittel” sei und herkömmliche Fertigungsverfahren in der Zukunft nicht vollständig ersetzen werde: “Wenn man etwas konventionell ohne Probleme herstellen kann, dann kann es Sinn machen, diese Produktionsmethode beizubehalten. Entscheidend ist, die richtige Applikation für den 3D-Druck zu finden.”

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Eine Frau arbeitet mit einem 3D-Drucker

► Eine Hoffnung der Industrie wird aus dem Gespräch aber klar: Wenn in Zukunft effizientere 3D-Drucker schneller und günstiger produzieren, könnte das dem Trend entgegenwirken, die Produktion ins billige Ausland zu verlagern.

Während heute auf 9 von 10 Produkten “Made in China” steht, könnte demnächst “Gedruckt in Deutschland” zum Markenzeichen werden. Das stärkt nicht nur den Standort – durch lokale Produktion wird auch garantiert, dass sich Firmen an deutsche Umweltauflagen und Standards halten.

Dass dabei auch mehr Arbeitskraft durch Maschinen ersetzt wird, verschweigt Haller nicht: “Auch im industriellen 3D-Druck wird es zu einer zunehmenden Automation der Arbeitsschritte kommen, was weniger manuelle Handgriffe bedeutet. Gleichzeitig steigt der Bedarf an 3D-Druck-Experten aber weiterhin rasant an.”

Keine Fabrik daheim, aber Experimentieren als Hobby

Die Kosten für einen Industrie-Drucker von EOS beginnen im unteren sechsstelligen Bereich. Sind die Heimwerker-Modelle ab 500 Euro dann reine Spielerei?

Zurück zu Christian G. und seinem Seifenhalter. Er ist heute schon eine Art Pionier – zumindest wenn es um 3D-Druck geht. Der Arzt hat sich im vergangenen Jahr einen Drucker-Bausatz für 1.500 Euro gekauft und berichtet von seinen Erfahrungen: “Insgesamt brauchte ich drei Tage, um ihn zusammenzubauen. Ich hätte natürlich auch einen fertigen kaufen können”, erzählt er, doch er habe die Herausforderung gewollt.

Seitdem druckt Christian aus Plastik vor allem kleine Geschenke wie Schlüsselanhänger für Freunde – oder eben einfache Ersatzteile für die Wohnung.

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Ein Junge benutzt einen 3D-Drucker-Stift

Auf Thingiverse, der größten Tauschbörse für 3D-Drucker-Dateien, findet er dafür die perfekte Vorlage unter Hunderttausenden. Diese sind kostenlos, denn für Pioniere wie Christian scheint es Ehrensache zu sein, Entwürfe frei verfügbar zu machen.

Die meisten dieser Gegenstände sind Deko oder Spielsachen – oder auch Ersatzteile für den eigenen Drucker. Denn ein Vorteil des Heimdruckers ist seine Aufrüstbarkeit.

Mehr als einmal erweiterte Christian seinen und machte ihn so schneller und leiser. “Bei offenen Geräten mit Open-Source-Software gibt es da eigentlich keine Limitierungen”, sagt er begeistert.

Das Wissen dazu hat er von Online-Blogs – auf denen eine weltweite Drucker-Community ihre Erfahrungen austauscht. Technik- und Programmierkenntnisse sind von Vorteil, aber kein Muss.

3D-Drucker sind noch keine Wundermaschinen – aber sie haben Potenzial 

Im Gegensatz zu Industrie-Druckern sind die Ergebnisse eines 3D-Heimdruckers natürlich grob und halten kaum hohe Belastungen aus. Die Fabrik daheim bleibt also noch Zukunftsmusik, doch zum Experimentieren und als Hobby taugt das allemal.

► Fakt ist: 3D-Drucker von heute sind keine Wundermaschinen, um sich selbst zu versorgen, und stellen auch nicht unsere Wirtschaft von heute auf morgen auf den Kopf.

► Doch sie sind Teil einer Technologie, die große Sprünge macht und noch viel Luft nach oben hat. Doch für den Durchbruch müssen die Maschinen noch viel günstiger, präziser und effektiver werden – und Forscher und Politiker einige offene Fragen beantworten:

Rechtliches: Bereits im Jahr 2013 wurde die erste funktionsfähige Waffe ausgedruckt – natürlich in Texas. Der Erfinder wollte damit Waffengesetze in den USA wirkungslos machen und gründete eine eigene Plattform, um dort 3D-Modelle von Waffen anzubieten. Das zeigt, wie 3D-Drucker für Ideologien ausgenutzt werden können. Hier müssen vor allem Länder mit Waffenproblemen neue Regeln schaffen.

Geistiges Eigentum: Immer mehr Unternehmen verkaufen bereits heute die 3D-Modelle ihrer Produkte. Das dürfte zu einem wachsenden Schwarzmarkt oder Tauschhandel mit den Dateien führen – ähnlich wie bei der Musikindustrie durch die Erfindung der MP3. Hier müssen Hersteller neue Wege finden, die erwartbaren Verluste abzufedern.

Reparaturen: Je einfacher etwas ausgedruckt werden kann, desto mehr fördert dies eine Wegwerfgesellschaft. Mit 3D-Druckern könnten aber auch theoretisch Gegenstände repariert werden. Dazu müssten nur modernste Scan-Verfahren mit Druckern und Algorithmen zusammenarbeiten – doch hier ist die Technik noch nicht so weit.

Nachhaltigkeit: 3D-Drucker arbeiten vor allem mit Metallstaub und Kunststoffen, was als Müll später die Umwelt belastet. Biologisch abbaubare Druckstoffe, etwa aus Stärkeprodukten, sind aber in Planung. Start-ups arbeiten bereits an Recycling-Verfahren, die Plastikmüll in Nachschub für den 3D-Drucker verwandeln.

Dieser Artikel ist zuerst bei Perspective Daily erschienen.

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