3D-Druck - die Lösung für unsere Probleme?

Führende Organisationen sind der Meinung, dass der 3D-Druck einer der größten technologischen Fortschritte der Geschichte werden könnte.

Welches andere Fertigungsverfahren hat einen so starken Einfluss auf viele andere Branchen wie der 3D-Druck?

Der Teufel steckt im Detail

Beim 3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung, werden Gegenstände Schicht für Schicht hergestellt.

Physikalische Objekte werden hergestellt, indem nacheinander dünne Materialschichten übereinander gelegt werden, bis das Endprodukt vollständig ist.

Unterstützt durch computergestütztes Design (CAD) bringt der 3D-Druck digitale Objekte durch dieses additive Verfahren in physische Form.

Diese Methode unterscheidet sich von den traditionellen, subtraktiven Techniken wie dem Abformen oder Gießen.

Eine Fußnote in der Geschichte

Charles Hull brachte vor 36 Jahren, im Jahr 1986, den Stein ins Rollen, der den Weg zum 3D-Druck ebnete.

Er patentierte die Stereolithografie, ein Verfahren, bei dem ein computergesteuerter, beweglicher Laserstrahl zur Formgebung von Objekten eingesetzt wird.

Erst Mitte der 2000er Jahre begann sich diese Technologie zu diversifizieren und zu entfalten.

Zu dieser Zeit begann der 3D-Druck, sich auf die Herstellung von Einzelstücken und Kleinserien zu spezialisieren, da die Werkzeug- und Einrichtungskosten gering sind.

Diese Diversifizierung setzt sich bis heute fort, und dank der Flexibilität des Verfahrens findet es in fast allen Branchen Anwendung.

Flugzeuge, Züge und Automobile - und 3D-Druck?

Glühbirnen, Dampfmaschinen, Autos und Flugzeuge waren allesamt revolutionäre Meilensteine in der Geschichte der Menschheit.

Viele in der Fertigungsindustrie sind der Meinung, dass die Möglichkeiten des 3D-Drucks zu diesem exklusiven Club gehören könnten.

Da täglich neue Anwendungen entstehen, muss das Potenzial der additiven Fertigung erst noch voll ausgeschöpft werden.

Es ist so hoch angesehen wegen seiner:

1. Personalisierung - Mit diesem Verfahren steht eine Pandorabüchse von Möglichkeiten zur Verfügung. Zahlreiche Produkte können gleichzeitig und ohne zusätzliche Kosten hergestellt werden.
2. Komplexität - Der 3D-Druck bietet ein kompliziertes Produktionsverfahren, das von Menschen einfach nicht wiederholt werden kann. Bestimmte Teile in bestimmten Branchen wie der Luft- und Raumfahrt zeigen immer wieder, welche Komplexität diese Technik bietet.
3. Wirkungsgrad - Sie kann die Kosten für die Werkzeugherstellung und den Arbeitsaufwand reduzieren oder sogar ganz eliminieren. Infolgedessen wird diese Technik für die Hersteller immer attraktiver, da sie Kosten, Zeit und Arbeit spart und menschliche Fehler ausschließt.
4. Nachhaltigkeit - In Zeiten der Klimakrise gilt der 3D-Druck als äußerst energieeffiziente Technologie. Es fällt viel weniger Abfall an, der Transport der fertigen Produkte kann eingespart werden, was in Verbindung mit der Effizienz zu einer geringeren CO2-Bilanz führt.

Ein vielfältiger Ansatz

Die additive Fertigung bietet eine Flexibilität und Vielfalt, die selbst die 21^st Jahrhundert noch nicht gesehen hat.

Was andere Herstellungsverfahren können:

• Herstellung von kleinen, komplizierten Teilen zur Stabilisierung eines Flugzeugs
• Herstellung medizinischer Hilfsgüter für verwundete Soldaten in der Ukraine
• Schaffen Sie "weltmeisterliche" essbare Lebensmittel
• Bauen Sie tödliche Schusswaffen in Ihrem eigenen Schlafzimmer zusammen

Das Potenzial des 3D-Drucks ist endlos.

Die Palette der Materialien, die in diesem Prozess verwendet werden können, wächst.

Holz, Stoff, Papier und Gestein sind derzeit nur begrenzt geeignet, da sie nicht als dünne Schichten in geschmolzenem oder flüssigem Zustand aufgetragen werden können.

Es überrascht nicht, dass Kunststoffe die am häufigsten verwendeten Materialien in diesem additiven Verfahren sind.

Die Eigenschaften von Kunststoffen eignen sich hervorragend für die Herstellung von Produkten in einer Vielzahl von Farben, Größen und Formen.

Bis 2027 wird der Markt für 3D-Druck-Kunststoffe voraussichtlich $1,9 Milliarden erreichen.

Aber auch im Bereich des 3D-Drucks blüht die Verwendung von Metallen auf.

Die Herstellung von Kobalt-Chrom-Kraftstoffdüsen durch 3D-Druck ist derzeit in der Luftfahrtindustrie auf dem Vormarsch. Dieses kleine Triebwerksteil zeigt die additive Fertigung in ihrer ganzen Pracht: individuell anpassbar, komplex, effizient und nachhaltig.

Diese Treibstoffdüsen bestanden früher aus 20 Einzelteilen, die zusammengeschweißt wurden.

Beim 3D-Druck werden sie aus einem einzigen Stück gefertigt, das 25% weniger wiegt und fünfmal stärker ist.

Sie haben sich zu einem Bestseller in der Luftfahrtindustrie entwickelt, da sie durch ihre hohe Effizienz Einsparungen von ca. $3 Millionen pro Flugzeug.

Zum Nachdenken anregen

Viele Experten in der Lebensmitteldruckbranche glauben, dass in nicht allzu ferner Zukunft ein 3D-Drucker in jeder Haushaltsküche zu finden sein wird.

So bizarr es auch klingt: Gedruckte Lebensmittel funktionieren nach demselben additiven Verfahren wie Metalle und Kunststoffe.

Daher funktioniert es am besten mit zähflüssigen Materialien, weshalb feste, ganze Lebensmittel derzeit nicht kompatibel sind.

Pasten und Pürees sind die gebräuchlichsten 3D-gedruckten Lebensmittel, aber auch Pläne zur Herstellung von gedrucktem Fleisch sind in diesem sich ständig weiterentwickelnden Bereich nicht weit entfernt.

Als Sahnehäubchen war der 3D-Druck verantwortlich für die Das beste Tiramisu der Welt bei der jüngsten Ausgabe des Tiramisu World Cup.

Ein unerwarteter Verbündeter

Die Ukraine ist ein Nutznießer der additiven Fertigung.

In einer Zeit der Verzweiflung und des Blutvergießens hat sich der 3D-Druck für die ukrainischen Soldaten als wertvoller und unerwarteter Verbündeter erwiesen.

Rund 5.000 wiederverwendbare Aderpressen wurden an die Front geschickt, um den kritischen Mangel zu beheben.

Mit Hilfe digitaler Dateien wurden auch Verbände, Schienen und AK-47-Aufsätze in großen Mengen hergestellt.

Wenn man bedenkt, dass die additive Fertigung für Waffen vor der russischen Invasion relativ unbekannt war, war dies eine schnelle, aber erfolgreiche Mission.

Einen Fall aufbauen

Der 3D-Druck gilt als die Zukunft des Bauwesens.

Es wird auch als die Lösung für viele Probleme im Zusammenhang mit dem modernen Bauen angesehen.

Gedruckte Häuser werden:

• Verringerung der schädlichen Auswirkungen der Bauindustrie auf die Umwelt
• Erhöhung der Geschwindigkeit und Effizienz der Konstruktion
• Verringerung der Fehler in der Lieferkette und der menschlichen Fehler
• Abmilderung des extremen Anstiegs der Materialkosten
• die wachsende Nachfrage nach Bauleistungen in der ganzen Welt decken
• Verringerung des Materialabfalls beim Bau

Bis 2030 sollen in Dubai 25% der Gebäude in 3D gedruckt werden.

In Malawi und kurz darauf in Madagaskar entstanden die ersten gedruckten Schulen der Welt.

Der 3D-Druck gilt als Lösung für den Mangel an Schulen in Entwicklungsländern, wo allein in Madagaskar ein Bedarf von etwa 22.000 neue Schulen.

Sehr gefragt

Der 3D-Druck füllt Lücken in vielen anderen Branchen:

• Medizinische
• Zahnärztliche
• Luft- und Raumfahrt
• Automobilindustrie
• Schmuck
• Kunst/Design/Skulptur
• Mode

Die medizinische Arbeit profitiert in hohem Maße von den Fortschritten in dieser Technologie.

Anfang dieses Monats wurde der Welt das erste medizinisch transplantierte Ohr operiert. Das Druckverfahren für das Ohr dauerte weniger als 10 Minuten.

Mehr als 100.000 Hüftprothesen wurden bereits in 3D gedruckt im letzten Jahrzehnt. Dieses Verfahren wird in Zukunft den Zugang zu weiteren Operationen dieser Art ermöglichen.

In den letzten 17 Jahren wurde fast jedes Hörgerät in 3D gedruckt.

Der additive Druck spielt im Automobilbereich eine große Rolle, insbesondere in der hochoktanigen Formel 1.

Diese aerodynamischen Maschinen benötigen Hunderte von spezifischen, komplizierten Teilen, um das Auto über die Ziellinie zu bringen.

In der F1 hat der 3D-Druck:

• Höhere Produktivität
• Gesteigerte Effizienz
• Geringere Kosten
• Größere Freiheiten bei der Gestaltung

Mit Hilfe der additiven Fertigung hergestellte Formel-1-Teile sind leichter als bisher möglich und erhöhen gleichzeitig die Kraftstoffeffizienz.

Sie haben die Leistung des Fahrzeugs erhöht und den Verschleiß dieser empfindlichen Tiere verringert.

In der Modeindustrie sind Schuhe das am häufigsten auf diese Weise hergestellte Produkt.

Da die Fast-Fashion-Industrie wegen ihrer nicht nachhaltigen Praktiken in der Kritik steht, bietet der 3D-Druck eine Lösung.

Bei der Herstellung entstehen weniger Emissionen, und gleichzeitig bietet es 35% weniger Materialabfall.

Bis 2028 wird der Wert von 3D-gedruckten Brillen auf $3,4 Milliarden geschätzt.

Eine rauchende Waffe

Ein massiver Nachteil dieser drohenden Übernahme moderner Industrien ist der mögliche Verlust von Arbeitsplätzen.

Ein derart schnelles und effizientes Verfahren ohne die Möglichkeit menschlicher Fehler könnte dazu führen, dass viele Menschen in den verschiedensten Branchen, die sich für diese Technik entscheiden, ihren Arbeitsplatz verlieren.

Wo sich Chancen und neue Arbeitsplätze auftun, können alte Möglichkeiten und Unternehmungen schließen.

Eine Technik mit einem so großen Potenzial hat immer die Möglichkeit, missbraucht zu werden.

Im Juni 2022, ein 18-jähriger Verdächtiger in Westaustralien wurde mit einer voll funktionsfähigen, halbautomatischen, 3D-gedruckten Waffe verhaftet.

Diese Art von Schusswaffen, die im eigenen Haus hergestellt werden, sind nicht zugelassen und nicht reguliert.

Angesichts der Leichtigkeit, mit der dies mit einem normalen Desktop-3D-Drucker und leicht erhältlichen Materialien hergestellt wurde, ist es nicht verwunderlich, dass dieses Problem immer mehr an Bedeutung gewinnt.

So besorgniserregend, dass Europol im letzten Monat eine Erklärung veröffentlicht hat, die zeigt, wie ernst sie die Bedrohung nehmen.

3D-gedruckte Waffen werden oft als "Geisterwaffen" bezeichnet und lassen sich nur schwer zurückverfolgen, da nicht regulierte Waffen keine Seriennummer tragen.

Anschnallen

Die additive Fertigung hat unglaubliche Lösungen angeboten, die das Leben, die Produkte und die Arbeitsplätze in vielen Branchen und Gemeinden verbessern.

Es bedarf jedoch einer internationalen Zusammenarbeit und einer verbesserten Gesetzgebung, um sicherzustellen, dass der 3D-Druck weiterhin eine Kraft für das Gute ist und nicht ein Werkzeug für Kriminelle, die nach einer billigen, unregulierten und nicht zurückverfolgbaren Möglichkeit suchen, Schmuggelware wie selbstgebaute Feuerwaffen herzustellen.

Der Lärm, der aus der Branche kommt, ist laut.

Der 3D-Druck ist auf dem Vormarsch, und es liegt an uns und denjenigen, die uns regieren, dafür zu sorgen, dass diese faszinierende Technologie auf dem richtigen Weg bleibt.