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Innovative Anwendungen für den 3D-Druck
3D-Druck ist zwar keine ganz neue Erscheinung – das erste Patent wurde 1986 angemeldet –, doch er entwickelt sich rasant: Fast täglich tauchen neue Anwendungen aus aller Welt für so unterschiedliche Felder wie die Medizin, den Konsumgüterbereich oder die Bauindustrie auf.
Kuschelige Teddybären direkt aus dem Drucker? Ein Forscherteam von Disney in den USA hat einen Weg gefunden, mit Wolle zu drucken. So kann diese Technologie jetzt auch dazu genutzt werden, neben harten, präzisen Gegenständen weiche und knautschbare Dinge zu erschaffen. Der Drucker legt das Garn in Schichten übereinander und erzeugt so eine einheitliche Masse, die aussieht und sich anfühlt wie Filz. Gemeinsam mit dem Team des Instituts für Mensch-Computer-Interaktion von der Carnegie Mellon University in Pennsylvania/USA ist es sogar gelungen, einen beweglichen Teddybär-Arm zu drucken.
Die chinesische Baufirma WinSun Decoration Design Engineering hat nicht nur gezeigt, dass sie mit einem 3D-Drucker und recyceltem Zement schnell und günstig Häuser fertigen kann – an einem Tag wurden zehn Häuser gedruckt. Sie ist nun einen Schritt weiter gegangen und hat ein fünfstöckiges Mehrfamilienhaus und eine freistehende Villa gedruckt. Ziel ist es, Häuser zu erschwinglichen Preisen für den chinesischen Markt bauen zu können. Die kleineren Häuser kosten in der Herstellung nur rund 4.500 Euro (5.000 $).
Während der 3D-Druck in der Zahnmedizin bereits weit verbreitet ist, um Zähne und Kieferteile zu drucken, haben britische Wissenschaftler ein Verfahren zum Drucken von Ohren aus synthetischem Material für Kinder mit schweren Entstellungen entwickelt. Normalerweise werden Ohrprothesen von Hand hergestellt. Der 3D-Druck vereinfacht das Verfahren. Ein Team des University College London hat im Rahmen der ersten klinischen Studie dieser Art Tests durchgeführt und ist nur noch Monate davon entfernt, die gedruckten Ohren bei Menschen zu implantieren. Außerdem forscht das Team an gedruckten Nasen, Luftröhren, Tränenkanälen oder Blutgefäßen.
Wenn der 3D-Druck auf dem besten Weg ist, die Fertigung zu revolutionieren, dann stellt Afaté Gnikou aus Togo sicher, dass niemand aus Ressourcenmangel von dieser Entwicklung ausgeschlossen wird. Mit einem Team am Woelab Fab Lab in Lomé hat er den ersten 3D-Drucker entwickelt, der komplett aus Elektroschrott hergestellt ist. Der auf den afrikanischen Markt zugeschnittene Drucker W.AFATE ist jetzt in Serienproduktion und hat 2014 den ersten Preis bei der internationalen Fab Lab-Konferenz in Barcelona gewonnen.
Der Flugzeugbauer Airbus will den 3D-Druck einsetzen, um neue Flugzeugstrukturen zu erschaffen, die den Aufbau von Knochen oder Skeletten nachahmen – starke, biegsame Formen, die deutlich weniger wiegen als Formen aus herkömmlichen Herstellungsverfahren. Ausgehend von winzigen Kohlenstoff- Nanoröhren, die im Inneren des Druckers „wachsen“, können riesige komplexe Strukturen schnell und mit sehr wenig Materialabfall erschaffen werden. Die Senkung des Gewichts durch leichtere Materialien würde zu enormen Treibstoffeinsparungen führen.
Australien geht mit dem 4D-Druck sogar noch weiter und fügt eine neue Dimension hinzu – Zeit. Forschern der University of Wollongong ist es gelungen, ein Ventil zu drucken, das sich im Laufe der Zeit abhängig von der umgebenden Wassertemperatur öffnet oder schließt. Diese Errungenschaft eröffnet in Bereichen wie der Medizin, dem Bauwesen und der Robotik unzählige Möglichkeiten für voll funktionstüchtige Geräte, die direkt aus dem Drucker kommen – eine Montage ist nicht erforderlich.
Der 3D-Druck mit Metall ist kostspielig. Doch der argentinische Ingenieur Gastón Accardi hat einen Prototyp eines Metalldruckers entwickelt, dessen Herstellung ihn weniger als 2 Euro gekostet hat. Im Wesentlichen handelt es sich um einen mit einer Kupfer-Säure-Lösung gefüllten Stift, der die Galvanotechnik nutzt, um 3D-Objekte Schicht für Schicht aus verschiedenen Metallarten aufzubauen. Noch ist die Maschine zwar etwas langsam, aber eines Tages könnte sie Kleinunternehmen zum Aufschwung verhelfen.
Vorstellungen vom Leben auf dem Mars befeuern unsere Fantasie. Der 3D-Druck wird als eine Lösung angesehen, um extraterrestrisch alle menschlichen Bedürfnisse von der Nahrung bis hin zur schützenden Unterkunft zu stillen. Doch wie kann man ohne Schwerkraft verhindern, dass das gedruckte Material einfach davonschwebt? In Zusammenarbeit mit der NASA hat das US-Unternehmen Made in Space das Produkt Zero G entwickelt, den ersten 3D-Drucker, der für den Betrieb in der Schwerelosigkeit entworfen wurde. Nachdem er 2014 in die Erdumlaufbahn gebracht wurde, dient er nun als Versuchsstand für Weltraumproduktionstechnik.
