Additive Fertigung: Anwendungen nach Sektor

Niemand hatte zu Beginn geahnt, dass die additive Fertigung in der Lage wären, ganze Industrien zu revolutionieren. Denn am Anfang wurde der 3D-Druck vor allem dafür verwendet, schnell und einfach Prototypen herzustellen. Doch im Laufe der Zeit hat sich diese Technologie immer weiterentwickelt, sodass die additive Fertigung letztendlich auch in anderen Bereichen Anwendung fand und findet, vor allem um Material, Zeit und somit Kosten einzusparen. Außerdem kann man sich inzwischen sogar selbst seinen eigenen 3D-Drucker zusammenbauen.

Entsprechend den Trends von Gartner 2017 handelt es sich bei dem 3D-Druck um eine anerkannte und im Industriesektor gut etablierte Technologie, durch welche überwiegend Prototypen gefertigt werden. Die additive Fertigung ist inzwischen in vielen Unternehmen unterschiedlichster Bereiche angekommen und entwickelt sich immer weiter. Durch Fortschritte in der Medizin, in der Kunst und in der Automobilindustrie sind wir gespannt, was die Zukunft des 3D-Drucks noch alles bringen wird.

 Additive Fertigung in der Medizin

Seit den 1990er Jahren ist Bioprinting eines der Hauptanwendungsgebiete des 3D-Drucks, das zum Bereich der Medizin hinzugezählt wird. Der erste Durchbruch wurde im Jahre 1999 erzielt, als es gelang, mithilfe eines 3D-Druckers eine menschliche Leber herzustellen. Zu den Pionieren in diesem Bereich zählen Organova, die den ersten kommerziellen Bioprinter geschaffen haben, NovoGen MMX sowie verschiedene Universitäten und Unternehmen, die neue Druckermodelle entwickelt haben, um diesen Trend nicht zu verpassen. Bis zum heutigen Tage ist diese Technologie stark gewachsen und innovativ, sodass mit vielen weiteren Innovationen in Zukunft gerechnet werden kann.

Nicht nur im Bereich des Bioprintings findet der 3D-Druck Anwendung, sondern auch in der Herstellung von Prothesen. Da dank der additiven Fertigung Prothesen individuell an Mensch und Tier angepasst werden können, ist der Einfluss des 3D-Drucks in diesem Bereich enorm. Hinzu kommt, dass sich 3D-Drucker relativ leicht in Krisenregionen transportieren lassen, sodass direkt vor Ort Menschen geholfen werden kann, die Gliedmaßen verloren haben. Außerdem ist zu beobachten, dass immer mehr Krankenhäuser und Kliniken 3D-Drucker einsetzen, um den individuellen Anforderungen der Patienten gerecht zu werden und um Organe für Übungszwecke vor Operationen zu drucken.

Additive Fertigung im Transportwesen

Die additive Fertigung  verändert die Art und Weise, wie wir uns fortbewegen, wie wir reisen und wie wir Dinge transportieren. Die Verwendung dieser Technik schreitet derzeit im Transportwesen stark voran und verzeichnet hierbei großes Wachstum.

Unabhängig davon, ob in der Luft- oder Raumfahrt, in der Automobilindustrie oder in der Schifffahrt – überall wird nach Einsparpotentialen gesucht. Zum Beispiel kostet es derzeit 150.000 Dollar, ein Kilogramm Material in den Weltraum zu befördern. Angesichts dieser horrenden Kosten suchen nicht nur die Raumfahrtbehörden, sondern auch Luftfahrtgesellschaften und Transportunternehmen nach Möglichkeiten, diese Transportkosten zu minimieren. Genau in diesen Fällen kommt die additive Fertigung zum Einsatz. Sie erlaubt es, die Topologie zu optimieren, sodass an Gewicht eingespart werden kann, ohne auf Belastbarkeit verzichten oder Qualitätsverlust verzeichnen zu müssen.

Das Voranschreiten des 3D-Drucks im Bereich der Ersatzteile aus Metall ermöglicht auch technologische und pragmatische Fortschritte in der Automobilindustrie. Man sieht bereits Projekte, bei denen komplette Autos oder Schiffe mithilfe eines 3D-Druckers hergestellt werden. Obwohl die additive Fertigung in diesem Bereich erst am Anfang ist, zeigen die vielen Beispiele bereits vielversprechende Ansätze.

Additive Fertigung in der Architektur

In den 1980er Jahren verwendeten mehr und mehr Architekten und Bauingenieure CAD-Programme, um am Computer Gebäude zu entwerfen und zu bauen. Mit dem Aufkommen des 3D-Drucks erkannten zahlreiche Architekturbüros das Potential dieser neuen Technologie, um damit beispielsweise Modelle zu bauen. Mithilfe der additiven Fertigung ist es möglich, sehr präzise Modelle mit vielen Details zu drucken. Die Anzahl der Architekten, die diese Technologie verwenden, wächst schnell, da viele Architekturbüros schon lange vor dem Aufkommen des 3D-Drucks mit CAD-Programmen vertraut waren.

Im Jahr 2017 präsentierte das russische Unternehmen Apis Cor das erste komplett 3D-gedruckte Haus, das in nur 24 Stunden gebaut wurde! Eine Meisterleistung im Bereich der Architektur, die mit einem beweglichen Arm realisiert wurde, der Beton gleichmäßig verteilen konnte. Doch die Bestrebungen hören nicht bei Häusern auf, wie die Beispiele einer 3D-gedruckten Brücke für die Olympischen Spiele 2024 und einer Betonbrücke des Unternehmens Vertico zeigen. Doch selbst die Erde ist hier in diesem Bereich nicht das Limit. Die amerikanische Raumfahrtbehörde testet nämlich beispielsweise, wie der 3D-Druck eingesetzt werden kann, um Gebäude auf Mond und Mars zu konstruieren.

Additive Fertigung in Kunst & Design

Die 3D-Drucktechnologien erlauben es, die Grenzen der Vorstellungskraft zu verschieben: Sie finden immer mehr Anwendung in dem Bereich Kunst und Design, da viele Künstler überall auf der Welt den 3D-Druck in ihre Arbeit miteinbeziehen. Mit ihrer Fähigkeit auch bisher nicht umsetzbare Ideen zu realisieren, unterstützt die additive Fertigung Künstler dabei, ihre individuellen und kreativen Projekte zu verwirklichen. Somit ist der 3D-Druck auf dem Weg die Zukunftstechnologie der Künstler zu werden.

Dies bestätigen die unzähligen Projekte, die bereits durch den 3D-Druck realisiert werden konnten. Hierbei reichen die Beispiele von Kleiderkollektionen von Danit Peleg, über Pralinen in unterschiedlichen Formen von Dinara Kasko bis hin zu Schmuck von Diana Law. Dies sind nur wenige Beispiele von den zahlreichen Möglichkeiten, die heutzutage in diesem Bereich möglich sind. Die Künstler sind allerdings gerade erst dabei herauszufinden, welche Optionen ihnen diese Technologie bereithält, sodass wir gespannt sein dürfen, was in nächster Zeit noch kommen wird.

Additive Fertigung in sonstigen Bereichen

Die additive Fertigung wird in vielen verschiedenen Sektoren verwendet, wie die Beispiele im oberen Teil dieser Seite zeigen. Sie ist sicherlich eine Technologie, die unsere gesamte Gesellschaft beeinflusst, da sie die Schaffung neuer Kreationen und die Individualisierung erleichtert und auf ganz spezifische Bedürfnisse eingeht. Der 3D-Druck ermöglicht zudem bestimmte Probleme zu lösen: Beispielsweise findet die additive Fertigung in der Weltraumforschung Anwendung, um neue Satelliten oder eine Mondstation zu bauen. Durch die additive Fertigung könnten deren Elemente mit deutlich geringerem Gewicht in das All befördert werden.

Ebenso bietet der 3D-Druck auch andere Anwendungsmöglichkeiten, wie beispielsweise effizientere Lösungen in der Robotik, Innovationen im Bereich des Sports, sowie Lösungen für verletzte Haustiere. Zudem erlaubt es diese Technologie, dass jeder zuhause drucken kann und reformiert auf diese Weise den bislang konventionellen Herstellungsprozess, sodass eine Vielzahl an Innovationen zu erwarten ist.