Vom Bauwesen über Kunst und Medizintechnik bis hin zur Luft- und Raumfahrtindustrie: Der 3D-Druck findet in unzähligen Bereichen Anwendung und ist in diesen schon lange nicht mehr wegzudenken. Wir stellen Ihnen in diesem Beitrag vor, wie der 3D-Druck in den verschiedensten Bereichen zum Einsatz kommt.
Vom Prototyp bis zum Ersatzteil: die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten
Prototypen, Modelle, Ersatzteile, Einzelstücke: Der 3D-Druck bietet in zahlreichen Bereichen viele Vorteile und lässt Ideen sichtbar, greifbar und erlebbar werden. Einer der größten und auch wichtigsten Bereiche ist hier die Erstellung von Prototypen und Modellen. Vor allem wenn es um Innovationen, beispielsweise in der Produktentwicklung geht, bietet der 3D-Druck mit der Erstellung eines Prototyps oder Modells wichtige Daten und Erfahrungswerte für die weitere Entwicklung, da eine Serienproduktion im ersten Schritt zu weit gegriffen wäre.
Ist eine Idee in der Praxis überhaupt umsetzbar? Gibt es vielleicht Dinge, die noch nicht bedacht wurden, oder Verbesserungsbedarf am Produkt? All diese Fragen können mit einem Prototypen oder Modell näher und auch einfacher beleuchtet werden, da diese bereits einen ersten wichtigen Eindruck vom geplanten Objekt verschaffen. Egal ob in Originalgröße, als vergrößerte Version oder Miniaturausgabe: Je nach Objekt und Zweck können Sie so ein überzeugendes und auch realistisches Modell vom geplanten Produkt abgeben.
Neben der Herstellung von Modellen oder Prototypen ist vor allem die Herstellung von Ersatzteilen ein wichtiger Aspekt des 3D-Drucks, da eine Nachbestellung von Original Ersatzteilen zwar möglich sein kann, diese aber meist weitaus teurer sind als ein Ersatzteil aus dem 3D-Drucker. Gerade wenn bei weitgehend intakten Maschinen oder Geräten bloß ein kleiner Teil defekt ist bieten- 3D-gedruckte Ersatzteile als kostengünstige Alternative so einen entscheidenden Vorteil.
Der 3D-Druck in verschiedenen Einsatzbereichen
3D-Druck in Architektur und Bauwesen
Vor allem im Bauwesen bietet die Anwendung von 3D-Druck zahlreiche Vorteile: Bauvorhaben können dreidimensional visualisiert werden. Dank modernster 3D-Druck-Fertigungsverfahren können beispielsweise Architekten ihre Entwürfe von Häusern über Gebäudekomplexen bis hin zu Industriegeländen maßstabsgetreu darstellen und präsentieren. Dank der Skalierbarkeit werden Modelle in der richtigen Größe ausgegeben und selbst komplexe Projekte können anschaulich dargestellt werden.
Hier reicht die Technik aber auch noch ein Stück weit über die reine Visualisierung hinaus. Mittels 3D-Druck-Technologie werden computergestützte Bauverfahren zur produktiven Errichtung von Bauwerken realisiert. So können verschiedenste Gebäude exakt nach einer vorgegeben Computerzeichnung entstehen und Bauteile – z.B. beim Fertighaus – können unkompliziert vorgefertigt werden.
Wie könnte das also in der praktischen Anwendung aussehen? Während im ersten Schritt konkrete Gebäudepläne digital entworfen und die entsprechenden Daten für den 3D-Druck übersetzt werden, können diese im weiteren Schritt an den 3D-Drucker – z.B. einen vollautomatischen Portalroboter – weitergeleitet werden. Dieser kann dann beispielsweise Schicht für Schicht mittels computergesteuerter Spritzdüse Beton zuführen oder Stahlgerüste und ähnliches mit einbringen. Schritt für Schritt kann so ein Gebäude exakt nach Computerzeichnung entstehen.
Diese Verfahren zur schnellen Herstellung von Muster-Bauteilen ausgehend von Konstruktionsdaten werden auch als Rapid Prototyping bezeichnet. Auch wenn diese Verfahren im Bauwesen und der Architektur noch nicht an der Tagesordnung sind und Ausreifungs-Bedarf haben, sind zahlreiche Vorteile wie ein geringerer Arbeitsaufwand, geringere Baukosten, höhere Nachhaltigkeit sowie eine schnellere Produktion gegeben.
3D-Druck in der Wissenschaft
Auch in naturwissenschaftlichen Laboren bzw. Ausbildungen findet der 3D-Druck Anwendung – vor allem wenn es darum geht, 3D-gedruckte Modelle einzusetzen, um die Realität möglichst maßstabsgetreu wiederzugeben. Um beispielsweise die Auswirkung und Reaktivität von Molekülen auf die gegebene Struktur zu veranschaulichen, können so ganz einfach 3D-gedruckte Molekülmodelle herangezogen werden.
Ebenfalls möglich: Die Erzeugung von 3D-gedruckten Reaktionsgefäßen oder Messapparaturen für Labore. Dank des Fused Deposition Modeling können während des Drucks sogar Reaktanden in den Innenraum gefüllt werden, um so auch geschlossene Reaktionsgefäße zu erzeugen. Sie sehen: Auch in den Naturwissenschaften bietet der 3D-Druck unbegrenzte Möglichkeiten.
3D-Druck in der Kunst
Egal ob zur Erstellung von Prototypen oder für die direkte Erschaffung eines Werkes: Auch die Kunstwelt profitiert vom 3D-Druck, indem zahlreiche Künstler mit dieser vielfältig einsetzbaren Technologie aus den unterschiedlichsten Materialien Reliefs, Skulpturen oder andere dreidimensionale Objekte kreieren.
3D-Druck in der Heimanwendung
Sie wollen herumexperimentieren und versuchen, mittels 3D-Druck Schmuck oder kleinere Spielzeuge zu erstellen? Auch das ist möglich! Dank spezieller 3D-Drucker für Heimanwender können sich auch Privatpersonen an der individuellen Herstellung kleinerer Objekte versuchen. Hier gibt es beispielsweise verschiedene Online-Tauschplattformen, auf denen fertige Modelle in Form von CAD-Dateien heruntergeladen werden können.
Aber Vorsicht: Grenzenlos sind die Möglichkeiten hier nicht, denn gerade komplexere oder auch sehr belastbare Objekte sind mit einfachen 3D-Druckern nicht herzustellen. Hier muss daher auf professionelle Drucker zurückgegriffen werden.
Sollte kein eigener 3D-Drucker verfügbar sein, gibt es aber die Möglichkeit, eigene Objekte in extra dafür ausgelegten Einrichtungen ausdrucken zu lassen. Alternativ kann die entsprechende CAD-Datei bei Online-Services hochgeladen und das fertige Objekt anschließend bequem nach Hause geliefert werden. Da das Erstellen eines digitalen Modells z.T. auch über Webcams oder spezielle Softwares funktioniert, ist der Einsatz eines 3D-Scanners nicht zwangsläufig erforderlich. Natürlich gibt es auch hier entsprechende Online-Dienste, die ein Objekt anhand von Fotos aus verschiedenen Perspektiven in eine Datei umwandeln.
Wissenswertes für die Heimanwendung:
- Aufgrund der einfachen Verarbeitung und eines günstigen Preises wird bei der Heimanwendung als Material größtenteils Polylactide (PLA) verwendet
- Werden höhere Festigkeiten, Hitzebeständigkeit und Langlebigkeit benötigt, eignet sich Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
- ABS ist allerdings schwieriger zu verarbeiten, da es einen höheren Schmelzpunkt hat (220 °C) und eine beheizte Druckplatte benötigt
3D-Druck in der Medizintechnik
Wenn es um die Herstellung von medizinischen Notwendigkeiten geht, bietet der 3D-Druck auch in der Medizintechnik zahlreiche Einsatzmöglichkeiten von Prototyping Verfahren wie Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithographie (SLA), Selektives Lasersintern (SLS) oder Selektives Laserschmelzen (SLM). Dank des additiven, schichtweisen Aufbaus, der eine präzise Fertigung von Einzelstücken garantiert, steht einer individualisierten Patientenversorgung, bei der ein genau auf den Patienten abgestimmtes Produkt benötigt wird, nichts mehr im Wege.
Das reicht über die Herstellung von individuellen Knochenersatz-Implantaten über passgenaue Zahnkronen und -brücken in der Dentaltechnik bis hin zu Bohrschablonen für die Implantatversorgung oder auch maßgefertigte Hörgeräte.
Weitere Anwendungsbereiche des 3D-Drucks
Auch wenn wir mit diesem Beitrag nur eine Auswahl von verschiedenen Anwendungsbereichen abgedeckt haben, sind die Einsatzmöglichkeiten beinahe grenzenlos. Anbei eine Zusammenfassung möglicher Bereiche:
- Architektur
- Modellbau
- Maschinenbau
- Kunst & Design
- Luft- und Raumfahrtindustrie
- Schmuck, Mode & Brillen
- Bauwesen
- Automobilbau
- Heimbedarf
- Handwerk
- Elektroindustrie
- Sanitärindustrie
- wissenschaftliche Laboratorien bzw. Forschung & Entwicklung
- Bioprinting
- Verpackungsindustrie
- Medizin- und Zahntechnik
Sie haben Fragen zu den einzelnen Anwendungsbereichen oder benötigen Hilfe bei einem Projekt? 3DXpress ist Ihr kompetenter Ansprechpartner und hilft Ihnen bei jedem Projekt rund um den 3D-Druck gerne weiter. Kontaktieren Sie uns einfach!
