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3D-Druck : Schicht für Schicht

Bei der Fachmesse Formnext präsentierte Audi einen historischen Rennwagen im Maßstab 1:2 – natürlich aus dem Drucker. Bild: Hersteller

Der 3D-Druck könnte die Fertigung revolutionieren. Denn aus geschmolzenem Metall, Kunststoff und Keramik entstehen Bauteile, die bisher nicht möglich waren. Und das ist erst der Anfang.

          7 Min.

          Meistens gehen Kleinteile verloren, wenn man es gerade nicht brauchen kann. So hat uns im Urlaub an unbekannter Stelle eine Buchse verlassen, die der Aufnahme des Ruderdollen am Klappboot dient. Das hat die Urlaubsfreude etwas getrübt, zumal der Hersteller mit Bedauern mitteilte, das zylindrische Teil mit Krempe sei nicht mehr erhältlich. Wieder zu Hause, wusste der Filius Rat: Wir lassen uns einen drucken.

          Lukas Weber

          Redakteur im Ressort „Technik und Motor“.

          Die Maße sind anhand des Gegenstücks von der anderen Seite verfügbar, eine Datei ist rasch erstellt. Der Ersatz aus zähem Polyamid für eine Handvoll Euro versieht seinen Dienst bisher zufriedenstellend, es hätte aber auch eine gedruckte Bronzebuchse zum zehnfachen Preis sein können.

          Dreidimensionale Gegenstände aus Kunststoff oder Metall

          Anbieter solcher Dienste schießen wie Pilze aus dem Boden. Sie fertigen nach Kundenauftrag aus CAD-Dateien im schichtweisen Aufbau dreidimensionale Gegenstände überwiegend aus Kunststoffen. Und seit einigen Jahren auch aus Metall. Falls keine Dateien vorliegen, können Muster eingescannt und reproduziert werden. Ist das also die Zukunft des 3D-Drucks?

          „Nur eine Anwendungsform“, sagt Rainer Gebhardt, der Leiter der vor zwei Jahren gegründeten Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing im Maschinenbauverband VDMA. Vielmehr drucken in vielen Branchen die Betriebe zunehmend selbst. Das sei der Schlüsselfaktor für die Zukunftsfähigkeit der Fertigung: „Wer jetzt nicht mitmacht, ist in ein paar Jahren raus.“ Denn vieles lässt sich im Druckverfahren besser, manches überhaupt erst fertigen. So können komplizierte Komponenten, die bisher aus vielen Einzelteilen zusammengesetzt werden, nun in einem Stück hergestellt werden. Konstruktion, Auftragsvergabe, Werkzeugbau, Montage, Transport und die Ersatzteillagerung entfallen.

          Phantasie kaum Grenzen gesetzt

          Zugleich sind jetzt aus einem Guss Geometrien mit gewichtsparenden Hohlräumen und stabilisierenden Waben machbar, ähnlich dem Aufbau eines Knochens. Der Phantasie und damit der Entwicklungsfreude sind kaum Grenzen gesetzt, denn auch Überhänge lassen sich im Druckverfahren herstellen. Dazu werden bei Bedarf Stützen eingebaut, die am Ende wieder entfernt werden.

          Neben komplexen Kleinteilen für die Industrie lässt sich auch Kunst produzieren.

          Die erste Stärke des Drucks zeigt sich dort, wo individuelle Formen gefragt sind. So entstehen Zahnfüllungen, Hüftgelenke, Brillengestelle und Hörgeräte. Die zweite sind anspruchsvolle Teile in kleinen Serien. Kein Wunder, dass sich die Flugzeugbauer und nun auch die Autoindustrie mitsamt ihren Zulieferern auf die neue Technik stürzen. Audi zum Beispiel hat auf der Ende des vergangenen Jahres neu erstandenen Fachmesse Formnext in Frankfurt einen Rennwagen aus den dreißiger Jahren im Maßstab 1:2 aus dem Drucker gezeigt.

          Das war der Augenfänger für die Besucher, entscheidende Teile sind auf den ersten Blick eher unscheinbar, etwa ein neues Kühlsystem für Druckguss- und Warmumformwerkzeuge. Kühlbohrungen verliefen bisher parallel, erklärt Max-Herbert Wagner, der im Unternehmen für Werkzeugkonzepte zuständig ist. Durch das Druckverfahren sind spiralförmige Kühlkanäle möglich, das mache den Gießzyklus um 20 Prozent schneller.

          Gedruckte Armlehnen für Züge

          In der Luft findet sich ebenfalls immer mehr Gedrucktes. Ein Vorzeigeprojekt über die Verbindung von 3D-Druck und Bionik sind etwa Halteelemente der Kabinenkammer im Airbus 350 – sie wurden zuvor aus Aluminium gefräst, jetzt werden sie aus Titan fast ohne Abfall gedruckt und sind 30 Prozent leichter als zuvor. Siemens druckt Fahrer-Armlehnen für Züge, Werkzeughersteller die Vorseriengehäuse ihrer Akkuschrauber. Und die Kunststoffverarbeiter ihre Gussformen.

          Auch in der Medizin findet die Technik ihren Einsatz – egal ob Zahnersatz, künstliche Gelenke, oder Prothesen.

          Der industrielle 3D-Druck hat freilich mit den Druckern für den Hausgebrauch, die inzwischen schon für dreistellige Beträge zu haben sind, nicht viel gemein. Unter dem gebräuchlichen, aber auch irreführenden Begriff – gedruckt wird ja eigentlich nicht – werden stattdessen ein halbes Dutzend unterschiedliche Verfahren zusammengefasst. Sie unterscheiden sich hinsichtlich der verwendbaren Materialien, der Präzision, der Druckgeschwindigkeit und auch der möglichen Größe der gedruckten Objekte, wobei hier von den Herstellern in hoher Taktrate Neuerungen präsentiert werden.

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