All Posts
Leitfäden

25 (unerwartete) Verwendungszwecke für 3D-Druck

Vor einigen Jahren war die 3D-Druckbranche in aller Munde. Man sprach von einer neuen Technologie, die ganze Branchen revolutionieren könnte, vom Gesundheitswesen über die Produktentwicklung bis zur Fertigung. Die Technologie steckte zwar noch in den Kinderschuhen und hatte zu diesem Zeitpunkt eine verhältnismäßig geringe Anzahl an umsetzbaren Anwendungen, jedoch ließen sich die Möglichkeiten nicht leugnen.

Seit diesem frühen Hype sind die 3D-Drucktechnologien immer weiter ausgereift und die 3D-Druckwerkzeuge, die zuvor nur für bestimmte High-Tech-Branchen verfügbar waren, sind einer größeren Bandbreite an Unternehmen zugänglich.

Laden Sie die Infografik in voller Größe herunter, um einen Überblick zu erhalten über den Wandel der additiven Fertigungsbranche im Verlauf des letzten Jahrzehnts.

Laden Sie die Infografik in voller Größe herunter, um einen Überblick zu erhalten über den Wandel der additiven Fertigungsbranche im Verlauf des letzten Jahrzehnts.


3D-Druck, manchmal als additive Fertigung bezeichnet, erstellt dreidimensionale Teile aus CAD-Modellen. Er ahmt den biologischen Prozess nach, wobei eine Materialschicht nach der anderen aufgetragen wird, um ein physisches Teil zu schaffen. Mit 3D-Druck stellen Sie funktionale Formen her und benötigen dabei weniger Material als herkömmliche Fertigungsverfahren.

Die Auswirkungen erschwinglicheren 3D-Drucks spürt man bereits in einer riesigen Anzahl an Branchen. Da Einzelpersonen und Organisationen mit der Integration von 3D-Druck in ihre Arbeitsabläufe die Kontrolle über ihre Design- und Fertigungsprozesse zurückgewinnen, wächst die Zahl der Anwendungsfälle stetig.

Lesen Sie weiter und entdecken Sie  (eher unerwartete) Verwendungszwecke für 3D-Druck, die zeigen, wie umfassend sich die Technologie mittlerweile anwenden lässt.

Fertigung und Maschinenbau

1. Automobilindustrie

Die Automobilindustrie nutzt das Potenzial von 3D-Druck bereits seit Jahrzehnten. 3D-Druck ist ein wichtiger Faktor im Rapid Prototyping und hat gezeigt, dass er die Design- und Durchlaufzeiten bei neuen Fahrzeugmodellen deutlich reduziert.

Die Technologie hat zudem die Fertigungsprozesse in der Branche verbessert. Maßgefertigte Halterungen, Vorrichtungen und anderes Gerät für einzelne Fahrzeugkomponenten erforderten eine Vielzahl spezifischer Werkzeuge, besonders bei Hochleistungsapparaturen. Dies trieb die Kosten in die Höhe und erhöhte allgemein die Komplexität des Prozesses.

Mit 3D-Druck lassen sich maßgefertigte Haltevorrichtungen und andere in kleinen Mengen benötigte Teile direkt für die Fertigungsstraße herstellen. Die Hersteller können durch die Integration von 3D-Drucktechnologien die Durchlaufzeiten um bis zu 90 Prozent reduzieren und zudem Risiken minimieren. Eigenfertigung optimiert den Fertigungsprozess und macht ihn als Ganzes effizienter und rentabler.

Ingenieure von Pankl Racing Systems nutzen in einem Werk maßgefertigte, 3D-gedruckte Haltevorrichtungen bei der Herstellung von Motorradgetrieben.

Ingenieure von Pankl Racing Systems nutzen in einem Werk maßgefertigte, 3D-gedruckte Haltevorrichtungen bei der Herstellung von Motorradgetrieben.


 

Die Qualität des digitalen Arbeitsablaufs wächst stetig. Gleichzeitig werden Materialien immer besser und Prozesse immer erschwinglicher. Deshalb werden wir in Zukunft immer mehr 3D-Druckteile in Automobilen sehen. Und das wiederum ermöglicht mehr Individualisierung in Designs und sorgt für bessere Leistung. Aktuell ist es noch Zukunftsmusik, doch einige Unternehmen arbeiten bereits an vollständig 3D-gedruckten Fahrzeugen.

2. Schmuck

Der 3D-Druck sorgt für eine Designrevolution in der Schmuckbranche. Bislang war es eine Herausforderung, 3D-Druckteile zu schaffen, deren Optik und Haptik mit der von traditionell handgefertigten und gegossenen Schmuckstücken zu vergleichen ist. Doch angesichts der jüngsten Verbesserungen spezialisierter 3D-Modellierungsprogramme und der gestiegenen Materialauswahl ziehen es immer mehr Schmuckdesigner vor, ihre Designs mit 3D-Modellierung und 3D-Druck zu erstellen, statt auf herkömmliche Handarbeit zu setzen.

3D-Drucker für Schmuck fertigen Teile aus Kunstharz oder Wachs an, genau so wie der Schmuckdesigner das 3D-Modell entworfen hat. Digitale Modelle lassen sich einfach bearbeiten, wodurch die Prototypenentwicklung von Schmuck mit 3D-Druck unheimlich günstig und praktisch ist.

Das Einkaufserlebnis wird so taktiler – Kunden können Prototypen der Schmuckstücke anprobieren, zu deren Gestaltung sie selbst einen Beitrag geleistet haben. So wird vor dem Kauf sichergestellt, dass alles passt und gut aussieht.

Die endgültigen Designs werden dann gedruckt und in eine Form gegossen, wobei derselbe Arbeitsprozess zum Einsatz kommt wie bei der traditionellen Schmuckherstellung. Die Ergebnisse können atemberaubend sein:

Schmuckstücke, die mithilfe eines Stereolithografie (SLA) 3D-Druckmodells gegossen wurden.

Schmuckstücke, die mithilfe eines Stereolithografie (SLA) 3D-Druckmodells gegossen wurden.

Da der digitale Arbeitsablauf nun traditionelle Herstellungsmethoden ergänzt und immer mehr junge Designer zu Beginn ihrer Karriere bereits CAD/CAM-Kenntnisse mitbringen, wird maßgeschneiderter Schmuck immer leichter zugänglich, wodurch Schmuckhersteller und -händler engere Beziehungen mit ihren Kunden pflegen können.

3. Onshoring

Wenn eine Technologie so viele Möglichkeiten verleiht, Design- und Produktionsmethoden zu verändern, wie der 3D-Druck, dann muss das in der Fertigung Wellen schlagen. Doch gibt es auch Nutzungsvorteile des 3D-Drucks in diesem Bereich, die weniger augenfällig sind.

Dazu gehört das Onshoring der Fertigung. In den letzten Jahrzehnten gab es einen starken Rückgang bei der inländischen Fertigung in den USA, da Unternehmen diese Tätigkeit ins Ausland verlagerten, um von den geringeren Lohnkosten zu profitieren. Aus wirtschaftlicher Sicht liegt der Nutzen dieser Strategie auf der Hand, da ein Werkzeug aus China oder Vietnam zwischen 10 000 und 50 000 USD weniger kostet als ein in den USA gefertigtes.

Offshoring bringt allerdings auch Nachteile beim Design- und Fertigungsprozess mit sich. Die Durchlaufzeiten sind häufig lang und der Import von Produkten aus Übersee ist kostspielig und nicht gerade umweltfreundlich.

Der 3D-Druck hat das Potenzial, das Onshoring wieder attraktiv zu machen, dank seiner Fähigkeit, komplexere Designs umzusetzen. Der Nutzen für den Designprozess gepaart mit der gesteigerten Effizienz und den drastisch verbesserten Durchlaufzeiten macht die Eigenfertigung wieder sinnvoll.

4. Ersatzteile

Die Folgen beschädigter oder verlorener Produkt- und Geräteteile reichen von unangenehm bis katastrophal.

Mit 3D-Druck gehört die Abwägung zwischen exorbitanten Reparaturkosten oder der Entsorgung eines weitgehend funktionsfähigen Geräts der Vergangenheit an, da die Verbraucher ihre Ersatzteile nun selbst herstellen können.

Ingenieure bei Ashley Furniture haben mit 3D-Druck einen Vakuumdichtring bei einer CNC-Bohrmaschine ersetzt.

Ingenieure bei Ashley Furniture haben mit 3D-Druck einen Vakuumdichtring bei einer CNC-Bohrmaschine ersetzt. Anstatt die vollständige Baugruppe für 700 USD zu kaufen, konnten sie das Teil 3D-scannen, um die Geometrie zu erfassen, und ein Ersatzteil für nur 1 Dollar drucken.



Mit dem digitalen Arbeitsablauf ist die kostspielige Lagerung von selten bestellten Ersatzteilen kein Problem mehr für Hersteller. Außerdem besteht sogar die Chance, Teile zu ersetzen, die nicht mehr produziert werden.

5. Luftfahrt

Die Gewichtsreduzierung ist einer der wichtigsten Aspekte, mit dem der 3D-Druck in der Luftfahrt für Einsparungen sorgt. Die geringere Anzahl an Komponenten, die bei einer 3D-gedruckten Konstruktion erforderlich sind, lässt die Teile insgesamt leichter werden. Diese scheinbar kleine Veränderung in der Produktion beeinflusst die Nutzlast, die Emissionen, den Treibstoffverbrauch, die Geschwindigkeit und die Sicherheit eines Flugzeugs positiv und sorgt zudem für deutlich weniger Produktionsabfälle. Wie in vielen anderen Bereichen ermöglicht der Arbeitsprozess außerdem die Fertigung von Komponenten, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden zu komplex wären.

Ingenieure von GE haben eine Treibstoffdüse gedruckt und es dabei geschafft, 20 Teile zu einer einzigen Einheit zusammenzufassen, die 25 Prozent weniger wiegt als ihre Vorgänger und fünfmal haltbarer ist. (Quelle: GE)

Ingenieure von GE haben eine Treibstoffdüse gedruckt und es dabei geschafft, 20 Teile zu einer einzigen Einheit zusammenzufassen, die 25 Prozent weniger wiegt als ihre Vorgänger und fünfmal haltbarer ist. (Quelle: GE)


 

Unternehmen wie GE, Boeing und Airbus haben den Wert von 3D-Druck betont und nutzen bereits Tausende 3D-gedruckte Teile in ihren Flugzeugen.

6. Brillen

Da Brillen zu allen möglichen Gesichtsformen passen müssen, kann diese Branche ebenfalls erheblich von den schier unbegrenzten Individualisierungsmöglichkeiten des 3D-Drucks profitieren. Neue Designs, die sowohl den Komfort als auch die Ästhetik verbessern, können wie in anderen Branchen auch mit 3D-Druck schnell als Prototypen gefertigt sowie kostengünstiger und kundenfreundlicher hergestellt werden.

Das Ergebnis sind leichtere Brillen mit mehr Tragekomfort, bei deren Produktion nur minimal Abfall anfällt. Manche Unternehmen in diesem Bereich nutzen sogar die Vorzüge des 3D-Drucks, um Kunden zum Design ihrer eigenen Brillen zu ermutigen, was ideal für die Markenloyalität ist und Verbraucher mehr einbindet.

7. Schuhe

Die Sportschuhbranche verlässt sich schon lange auf Technologie, um die Leistung ihrer Produkte zu verbessern. Dank des digitalen Arbeitsablaufs hat sie bei der Individualisierung mehr Möglichkeiten als je zuvor.

Schuhkonzepte von New Balance mit individuell entworfenen Zwischensohlen.

Schuhkonzepte von New Balance mit individuell entworfenen Zwischensohlen.


 

Große Marken wie New Balance, Adidas und Nike haben die Möglichkeiten der additiven Fertigung erkannt und setzen auf die Massenproduktion individueller Zwischensohlen aus 3D-Druckmaterialien. Wie auch in anderen Branchen wird der digitale Arbeitsablauf herkömmliche Fertigungsmethoden ergänzen – kritische, stark individualisierte Komponenten der einzelnen Produkte werden mit 3D-Druck gefertigt, während der Rest herkömmlich hergestellt wird.

In einem Bereich mit einer so leidenschaftlichen Kundenbasis wird der 3D-Druck den Kunden zudem mehr Mitspracherecht geben. Kunden gestalten so ihre eigenen Schuhe, sowohl für sich selbst als auch für den breiten Markt. Das virale Potenzial dieses Aspekts des 3D-Drucks wird von den Marken bereits genutzt.

8. Mode und intelligente Kleidung (in der Zukunft)

Ein Bereich, in dem das wirtschaftliche und künstlerische Potenzial von 3D-Druck möglicherweise aufeinandertreffen, ist die Modebranche und das Segment „Smart Clothing“ (intelligente Kleidung). Da die Auswahl an Materialien und Textilien im 3D-Prozess wächst, stehen Designer vor einer Vielzahl neuer Möglichkeiten.

Die 3D-Drucktechnologie kann nicht nur die Fertigung von Textilien verändern – es können auch neue Textilien hergestellt werden, die beispielsweise kugelsicher, feuerfest und wärmespeichernd sind. Dieses spezielle Anwendungsfeld des 3D-Arbeitsprozesses muss noch perfektioniert werden. Doch werden wir in der nahen Zukunft sehen, wie 3D-gedruckte Kleidung ihren Weg aus dem Museum und der Haute Couture in die Geschäfte findet.

Künstler, die auf diesem Arbeitsprozess aufbauen, haben außerdem intelligente Kleidung 3D-gedruckt als „personalisierte, tragbare, datengetriebene Kultur“ mit künstlerischem Zweck.

9. Modellbau

Der Modellbau ist eine weitere Nische, für die sich der 3D-Arbeitsprozess ideal eignet. Wo realistische Nachbildungen früher unverhältnismäßig teuer oder nicht umzusetzen waren, haben die Detailtreue und die Oberflächenqualität der 3D-Druckmethoden die Produktion realistischer, detaillierter Miniaturen und maßstabsgetreuer Modelle günstiger und einfacher gemacht.

Mit CAD werden ehemals komplexe Modellierungsaufgaben zum Kinderspiel. So haben Designer mit 3D-Scans die Möglichkeit des Nachbaus solch komplexer Strukturen wie Lokomotiven oder SpaceX-Raketen.

Der Aspekt der Eigenfertigung ermöglicht es einem Geschäft für maßgefertigte Modelle, sich in einem traditionellen Nischenmarkt immer der Nachfrage anzupassen. Beispielsweise hat die umfassende Integration von 3D-Druck bei DM-Toys den traditionsbewussten europäischen Markt für Modelleisenbahnen auf den Kopf gestellt und es dem Unternehmen erlaubt, Modelle schneller und günstiger zu den Kunden zu liefern.

3D-Druck eignet sich ideal für die Herstellung realistischer, detaillierter Miniaturen und maßstabsgetreuer Modelle.

 

3D-Druck eignet sich ideal für die Herstellung realistischer, detaillierter Miniaturen und maßstabsgetreuer Modelle.


 

Gesundheitswesen

10. Audiologie

Die Vielseitigkeit und das hohe Maß an Individualisierung machen den 3D-Druck zu einer extrem nützlichen Technologie für die Medizin. Erste Transformationen sind in der Audiologie bereits sichtbar: Hörakustiker und Otoplastiklabore nutzen seit Jahren diese Technologie, um große Mengen individueller Hörakustikprodukte wie Hörgeräte, Gehörschutzstöpsel und Ohrhörer herzustellen.

Der 3D-Druck ist eine ideale Technologie für die Audiologie, da er Individualisierungsmöglichkeiten ohne zusätzliche Kosten bietet, was mit traditionellen Methoden komplex und teuer war.

Da die Technologie immer günstiger wird, sehen wir immer mehr Verbraucheranwendungen wie maßgefertigte Ohrstöpsel. Man geht in ein Geschäft, lässt sich die Ohren scannen und erhält dann maßgefertigte Ohrstöpsel aus dem 3D-Drucker. So einfach ist der Prozess.

Wie beim Schmuck kann der 3D-Druck große Mengen an komplexen Designs zu geringen Preisen fertigen und dabei Durchlaufzeiten verkürzen. Das alles ist möglich mit einem Drucker, der so klein ist, dass er auf den Arbeitstisch passt. Für Audiologen sinken die Produktionskosten und sie müssen seltener outsourcen, was besonders für kleinere Unternehmen ein wichtiger Aspekt ist.

Ein Paar maßgefertiger Ohrstöpsel, die mit der 3D-Drucktechnologie von Formlabs hergestellt wurden.

Ein Paar maßgefertiger Ohrstöpsel, die mit der 3D-Drucktechnologie von Formlabs hergestellt wurden.

Die Kunden werden die Vorteile direkt spüren, da sie durch extrem präzise Individualisierung ihrer 3D-gedruckten Audiogeräte in Zukunft von einem neuen Maß an Spezialisierung und Komfort profitieren..

11. Zahntechnik

Die Zahntechnik ist ebenfalls einer der bedeutendsten Nutzer des 3D-Drucks. Wahrscheinlich sind transparente Aligner, die auf 3D-gedruckten Formen thermogeformt wurden, sogar der bislang erfolgreichste Einzelanwendungsfall von 3D-Druck.

Die Herstellung durchgehend hochwertiger und gleichzeitig günstiger Dentalprodukte hat sich als schwierig erwiesen, aufgrund der Einzigartigkeit jedes Gebisses und der zahlreichen Möglichkeiten für menschliche Fehler. Digitale Arbeitsabläufe in der Zahnmedizin bieten mehr Einheitlichkeit, Genauigkeit und Präzision als je zuvor. Digitale Abdrücke mit Intraoralscannern liefern Zahntechnikern deutlich bessere Daten, wodurch sie mit 3D-Druck einfach und wiederholt Modelle herstellen können. Zudem wird die Effizienz in der Zahnarztpraxis und im Dentallabor gesteigert.

Zahnmedizinische 3D-Drucker nutzen vor allem harzbasierte 3D-Drucktechnologien wie SLA oder Digital Light Processing (DLP), um schnell eine Vielzahl an Indikationen herzustellen – wie Bohrschablonen, Zahnmodelle, Formen für transparente Aligner, Zahnprothesen oder gießbare Modelle von Kronen und Brücken – und zwar mit höherer Genauigkeit und niedrigeren Kosten als bei herkömmlichen Methoden.

Für den Kunden ergibt sich so eine Vielzahl von Dentalprodukten, die besser passen und funktionieren und eine höhere klinische Akzeptanz durch den Patienten finden. Die durch den optimierten Arbeitsprozess eingesparte Zeit führt zu besserem Durchsatz, niedrigeren Materialkosten und besseren Ergebnissen für die Patienten.

Eine Auswahl an Dentalprodukten, produziert mit der Stereolithografie-3D-Drucktechnologie.

Eine Auswahl an Dentalprodukten, produziert mit der Stereolithografie-3D-Drucktechnologie.

12. Prothesen

Der Einfluss von 3D-Druck ist nicht nur auf die Verbesserung von Arbeitsprozessen oder auf schnellere Prototypenfertigung beschränkt. Er kann auch Leben direkt verändern. Weltweit benötigen über 30 Millionen Menschen künstliche Gliedmaßen und Stützschienen. Es besteht die Hoffnung, dass der 3D-Druck neue Lösungen für Probleme bietet, bei denen Kosten und Spezifikationen in der Vergangenheit immer wieder Hürden waren.

Im Verhältnis zur Nachfrage gibt es weltweit einen Mangel an Prothesen, wobei die Zeit und die Kosten der Anfertigung benötigter Prothesen oft ein Problem darstellen. Dies liegt besonders am hohen Maß an Individualisierung und am großen Bedarf an Prothesenteilen beispielsweise in Entwicklungsländern. Prothesen und Stützschienen, die nicht spezifikationsgerecht gefertigt wurden, können bei ihren Trägern Beschwerden hervorrufen, obwohl sie ihnen eigentlich helfen sollten.

3D-Druck kann eine erschwingliche Alternative darstellen, die wie viele ähnliche Fortschritte bei der additiven Medizin eine Therapie ermöglicht, die viel besser auf die Bedürfnisse des Patienten zugeschnitten ist. Die Erschwinglichkeit und Individualisierbarkeit des 3D-Drucks kann die Lebensqualität von Personen mit Verletzungen oder Behinderungen entscheidend verbessern, wie wir in dieser Geschichte über einen Vater und seinen Sohn erfahren haben.

Orthesen können dank 3D-Druck individuell an die Bedürfnisse der Patienten angepasst werden.

13. Chirurgie

Der 3D-Druck kann bei entscheidenden Momenten einer Operation ebenfalls eine wichtige Rolle spielen. Ärzte können den Patienten vor der Operation scannen und maßgefertigte, 3D-gedruckte Anatomiemodelle erstellen, um die Operation zu planen und vorzubereiten.

Beispielsweise haben Forscher am Universitätsklinikum Lübeck die Risiken bei Hirnoperationen durch 3D-gedruckte Arterien reduziert. An anderen Orten wird der 3D-Druck intensiver genutzt, um schnell realistische 3D-Operationsmodelle zu liefern.

In der Chirurgie kann der 3D-Druck eine wichtige Ergänzung bestehender physischer Praktiken darstellen – beispielsweise bei der teils unpräzisen Verwendung von Kameras, um den Zustand eines Organs in Echtzeit zu bestimmen. Durch die Kombination von Aspekten des digitalen Arbeitsablaufs mit computergestützter Entwicklung und Datenvisualisierung waren Ärzte in der Lage, diese detailgetreuen Modelle zu erstellen und mit einem neuen Maß an Genauigkeit und Sorgfalt am Behandlungsort zu arbeiten.

Ebenso hat der 3D-Druck ehemals unmögliche Operationen Realität werden lassen. Das Ersetzen eines Oberkiefers, das Formen eines neuen Schädels und der Austausch krebsgeschädigter Wirbel waren allesamt vor der Einführung fortgeschrittener 3D-Bildgebungs- und -Drucktechnologien undenkbar und sind jetzt erfolgreich durchgeführt worden.

Ein Modell eines Patientenfußes – spezifikationsgenau dank 3D-Druck – das Ärzten bei der Vorbereitung komplexer Fälle geholfen hat.

 

Ein Modell eines Patientenfußes – spezifikationsgenau dank 3D-Druck – das Ärzten bei der Vorbereitung komplexer Fälle geholfen hat.


 

14. 3D-gedruckte Organe (in der Zukunft)

So viel sich die 3D-Drucktechnologie in den letzten Jahren auch entwickelt hat – es gibt noch weitreichendere, vielleicht unwahrscheinlich erscheinende Anwendungsfälle, die sich aktuell noch in der Entwicklung befinden. Dazu gehören gedruckte Organe.

Seit Jahrzehnten ist es der Traum von Forschern in der regenerativen Medizin, problemlos neue Organe anfertigen zu können. Auch wenn sich dieser Anwendungsfall noch in den frühen Entwicklungsstadien befindet, trägt der Einsatz des 3D-Prozesses in der Produktion von organischem Transplantationsgewebe bereits die ersten Früchte. Organovo und verschiedene andere Labore und Startups auf der ganzen Welt haben die Herstellung von Lebergewebe mit 3D-Druck zu einer Forschungspriorität gemacht.

Die Herstellung von 3D-gedruckten Organen basiert auf Bioprinting, einem Spezialgebiet des 3D-Drucks, bei dem Zellen von Spendern in druckbare Biotinte umgewandelt werden, die dann in Schichten aufgetragen und zu transplantationsbereitem Gewebe gezüchtet wird.

Die möglichen Vorteile der Nutzung von 3D-Drucktechnologie für Transplantationsorgane sind unermessbar. Zudem können noch größere Fortschritte in der regenerativen Medizin erreicht werden, wie neue, sichere Möglichkeiten zur Entwicklung und zum Testen von Medikamenten, mit denen Organkrankheiten behandelt und vorgebeugt werden können. So könnte man den Bedarf an Transplantationen überflüssig machen.

Baubranche

15. Architektur

Als Branche, die bereits auf geometrischer Gestaltung, Prototypenfertigung und Modellierung basiert, sind für die Architektur durch 3D-Drucktechnologie enorme Fortschritte zu erwarten. Der 3D-Arbeitsprozess produziert komplexe, detailgetreue Architekturmodelle, wodurch die 3D-Modellierungsphase beim Architekturdesign verbessert wird.

Neben der Zeitersparnis bei der Modellproduktion ermöglicht es der digitale Arbeitsablauf den Architekten, die Auswirkungen bestimmter Designmerkmale mit deutlich größerer Sicherheit vorherzusagen. So kann ein Architekt mit einem Modell, das mit einer größeren Bandbreite an Materialien gefertigt wurde, Aspekte wie den Lichteinfall in einem Gebäude mit größerer Genauigkeit messen.

Der hohe Präsentationswert eines derartig genauen Modells bedeutet auch, dass der 3D-Druck zu einem geeigneten Werbemittel für Unternehmen werden kann, die Projekte durch Darstellung aller Eigenschaften ihres Designs gewinnen möchten.

Ein digitales Modell eines architektonischen Plans neben dem maßstabsgetreuen Modell, das mit 3D-Druck hergestellt wurde.

Ein digitales Modell eines architektonischen Plans neben dem maßstabsgetreuen Modell, das mit 3D-Druck hergestellt wurde.

Kunst

16. Skulpturen

Der Boom der „additiven Kunst“ ist in den letzten Jahren immer weiter angewachsen. Wir haben gesehen, wie 3D-Drucktechniken in verschiedene Bereiche der Kunstwelt vordringen, von Verbraucherkunst bis hin zu Skulpturen, die reif für renommierte Kunstmuseen sind.

Durch die Anwendung von fotographischen 3D-Scansystemen zur Erstellung von greifbaren Kunstwerken bietet 3D-Druck Kunden eine große Auswahl. Diese Entwicklungen haben sowohl Künstlern als auch Kunden außerdem ein Maß an neuer kreativer Macht verliehen – alles, was sie sich vorstellen und designen können, können sie auch fertigen, und das mit hoher Detailtreue.

17. Filme und visuelle Effekte

Der 3D-Druck hat bereits seinen Weg in die Produktion von Hollywood-Filmen gefunden und wird in großem Umfang für praktische visuelle Effekte und Kostüme eingesetzt.

Während das Erschaffen der fantastischsten Filmkreaturen bislang haargenaue Handarbeit erforderte, verlangt der Termindruck der modernen Filmbranche nach einer schnelleren Methode zur Erzeugung praktischer Effekte. Effektstudios wie Aaron Sims Creative nutzen nun eine gemischte Herangehensweise, bei der praktische Effekte durch den digitalen Arbeitsablauf unterstützt werden, um neue Chancen der Zusammenarbeit zu schaffen und die Durchlaufzeiten bei der Umsetzung von Ideen zu verkürzen.

Werfen Sie einen Blick hinter die Kulissen und erfahren Sie, wie Aaron Sims Creative (ASC) das Monster aus Stranger Things mit 3D-Druck erschaffen hat.

18. Tanz und Musik

Das künstlerische Potenzial von 3D-Druck ist nicht bloß auf physische Kunstwerke beschränkt. Es kann auch Kunstformen wie Tanz und Musik ganz neue Dimensionen verleihen.

Denken Sie beispielsweise an die 3D-gedruckten „Instrumente“ von Joseph Malloch und Ian Hattwick von der McGill University. Mit fortschrittlicher Sensortechnologie wandeln diese Bewegungen, Ausrichtungen und Berührungen in Musik um.

19. Musikinstrumente

Der 3D-Druck kann sogar Branchen revolutionieren, die seit Jahren oder Jahrhunderten Musterbeispiele für Stabilität sind.

So zum Beispiel hat sich die Herstellung von Geigen seit mehreren hundert Jahren nicht verändert. Selbige ist ein Prozess, der vollständig von Meisterhand durchgeführt wird, da die automatische Fertigung die erforderliche Qualität des Instruments bislang nicht erreichen konnte.

Aufgrund der Detailpräzision von 3D-Druck kommt es auch in diesem altehrwürdigen Handwerk zur Disruption.

Brian Chan, Ingenieur bei Formlabs, hat mit Formlabs White Resin eine vollständig funktionsfähige Geige hergestellt. Das Ergebnis war nicht nur realistisch hinsichtlich der Beschaffenheit, sondern auch vollständig spielbar.

Da sich die Maßfertigung und die Spezifikation von Musikinstrumenten in der Vergangenheit als kostspielig erwiesen hat, sollten die Fähigkeiten des 3D-Drucks für wichtige Änderungen auf dem Markt sorgen. Neue und wertvolle Designs werden möglich und ebnen vielleicht den Weg zur Entwicklung gänzlich neuer Instrumente.

20. Kunstrestauration

3D-Scans, CAD und 3D-Druck wurden eingesetzt, um die Arbeiten von einigen der berühmtesten Künstler aller Zeiten zu restaurieren. So konnte Werken von Meistern wie Michelangelo und da Vinci wieder zu ihrer einstigen Schönheit verholfen werden.

Nachdem der aktuelle Zustand eines bestimmten Kunstwerks bewertet worden ist, kann das Werk digital gescannt und modelliert werden. Die Möglichkeit unbeabsichtigter Interpretation wird verringert, indem vorhandene Teile eines Werks als Grundlage der nachfolgenden Restauration verwendet werden. Restauratoren können auf einen Datenfundus zu möglichen Problemen und Verbesserungen zugreifen. Auf diesen Schritt folgen Dokumentation, Formdesign und Restauration.

Die 3D-gedruckten Teile zur Restauration dieses Reliquiars aus verschiedenen Materialien sind nur unter UV-Licht sichtbar.

Die 3D-gedruckten Teile zur Restauration dieses Reliquiars aus verschiedenen Materialien sind nur unter UV-Licht sichtbar.

Aufgrund der Komplexität der betroffenen Merkmale und in Ermangelung der Techniken, die eine sichere Wiederherstellung garantieren könnten, wurden früher zahlreiche Wiederherstellungsversuche als nicht realisierbar aufgegeben. Jetzt können mit der Hilfe des digitalen Arbeitsablaufs sogar äußerst filigrane Kunstwerke aus mehreren Materialien wiederhergestellt werden, wie dieses Exponat aus dem Museo Tesoro dei Granduchi in Florenz.

Forschung

21. Forensik

Der 3D-Druck hat genauso viel potenziellen Nutzen bei der Rekonstruktion wie bei der Produktion. Die Arbeit von Forensikern wird häufig durch Beweismangel erschwert. Digitale Technologien können einen großen Nutzen für die Strafverfolgung mit sich bringen und Forensikern dabei helfen, genaue Modelle von Verdächtigen oder Opfern zu rekonstruieren.

Beim digitalen Arbeitsablauf wird in diesem Fall aus CT-Scans ein 3D-Druck erstellt, um die Identifizierung zu unterstützen. Wenn Ermittler beispielsweise nur den Teil eines Schädels als Beweisstück finden, kann ein Drucker das gesamte Beweisstück modellieren und replizieren.

Rekonstruktionen des Aussehens von Verbrechensopfern haben bereits eine wichtige Rolle bei Prozessen gespielt, was wiederum unterstreicht, dass der Nutzen von 3D-Druck über die Erwägungen in Sachen Design und Produktionseffizienz hinaus geht.

22. Paleontologie

Paleontologen werden Ihre wahre Freude am 3D-Druck haben, da sie so Dinosaurierskelette mithilfe nachgedruckter Modelle der fehlenden Knochen vervollständigen können.

Mitarbeiter des Smithsonian haben kürzlich damit experimentiert, indem sie die fehlenden Knochen eines Tyrannosaurus Rex genau nach Spezifikation druckten. Der 3D-Arbeitsprozess hat es dem Team erlaubt, in großem Umfang und auf sichere Weise mit Modellierungssoftware zu experimentieren, wodurch Zeit gespart und das Risiko für das tatsächliche Skelett reduziert wurde.

Anwendungsfälle für die nahe Zukunft

In Anbetracht der schnellen Weiterentwicklung des 3D-Drucks in den letzten 10 Jahren sind einige der spannendsten und unerwartetsten Anwendungsfälle diejenigen, die zwar noch nicht sofort, aber in absehbarer Zukunft Realität werden können.

23. Wohnungsbau und Bauwesen

Der Desktop-3D-Druck ist auf die Herstellung kleinerer Objekte beschränkt, während der additive Arbeitsprozess im industriellen Maßstab deutlich größere Komponenten bietet. In den letzten Jahren wurden zahlreiche Initiativen auf den Weg gebracht, in deren Rahmen Häuser und größere Strukturen vollständig mit 3D-Druck gefertigt werden sollen, was neue Möglichkeiten für nachhaltige Wohnungen und Baustrukturen eröffnet.

Die 3D-Drucktechnologie bietet Architekten Formenfreiheit, und das sogar bei ehemals weniger formbaren Baustoffen wie Beton. Vereinfacht gesagt ermöglicht es vollständig nachhaltige und energieeffiziente Wohngebäude, die auch modernen Komfortansprüchen gerecht werden. Diese Bauweise könnte ganz ohne Abfall ablaufen und für sehr niedrige Betriebskosten sorgen.

Im Februar 2019 hat das texanische Unternehmen Sunconomy Pläne bekanntgegeben, das weltweit erste vollständig 3D-gedruckte Haus verkaufen zu wollen. Es wird etwa so aussehen.

MX3D nutzt den mehrachsigen digitalen Arbeitsablauf, um eine Edelstahlbrücke zu drucken, die demnächst über dem Kanal Oudezijds Achterburgwal in Amsterdam installiert werden soll.

 

MX3D nutzt den mehrachsigen digitalen Arbeitsablauf, um eine Edelstahlbrücke zu drucken, die demnächst über dem Kanal Oudezijds Achterburgwal in Amsterdam installiert werden soll. (Quelle: MX3D


 

24. Wiederherstellung von Kulturschätzen

Der Verlust historischer Objekte trifft uns immer besonders hart, da das Gefühl aufkommt, dass sie auf ewig verloren sind. Die Zerstörung vieler syrischer Ausgrabungsstätten – wie durch den Islamischen Staat in der antiken Stadt Palmyra – schien ein trauriger und irreparabler Rückschlag zu sein. Durch Fortschritte im 3D-Druck können wir möglicherweise bald die Pracht der Vergangenheit wiederherstellen und bewahren.

Durch das Projekt Million Image Database gibt es eine Kampagne zur Wiederherstellung der beschädigten Ruinen von Palmyra mit der Hilfe von 3D-Druck. Dazu werden 3D-Modelle genutzt, die aus Fotos des Orts erstellt wurden, um einen Wiederaufbau zu ermöglichen, der in Sachen Maßstab und Detail geschichtsgetreu ist. Ähnlich aufregend ist, dass dieselben Modellierungstechniken ebenfalls genutzt werden können, um dem Verlust großer Meisterwerke der Kunstgeschichte vorzubeugen.

In der Zukunft wird 3D-Druck nicht nur eine transformative Wirkung auf Produktion und Design haben – er wird auch eine bedeutende Rolle in Angelegenheiten von internationaler und historischer Reichweite spielen.

25. Ein neuer Wettlauf ins All

Mit einer der höchsten Einstiegshürden unter allen Branchen der Welt ist die Raumfahrt möglicherweise einer der überraschendsten Bereiche für 3D-Druckinnovationen.

Das Raumfahrt-Startup Relativity hat die Herstellung von Raketentriebwerken aus Aluminium durch additive Fertigung erprobt. Im Erfolgsfall würde diese Anwendung die Kosten und praktischen Schwierigkeiten der Raumfahrt senken und die Branche für neue Geschäfte und ein großes Wachstumspotenzial öffnen.

Das Crew Dragon von SpaceX, ausgestattet mit 3D-gedruckten SuperDraco-Triebwerken, hatte seinen Jungfernflug im März 2019. (Quelle: SpaceX)

Das Crew Dragon von SpaceX, ausgestattet mit 3D-gedruckten SuperDraco-Triebwerken, hatte seinen Jungfernflug im März 2019. (Quelle: SpaceX)


 

Die Entscheidung von SpaceX zum 3D-Druck wurde aufgrund der Kosten- und Abfallreduzierung getroffen, die diese Technologie ermöglicht, und um zudem im Fertigungsprozess weiter flexibel zu bleiben. Die Brennkammer des Triebwerks, die ebenfalls mit 3D-Druck produziert wurde, weist eine höhere Festigkeit, Duktilität und Bruchbeständigkeit auf als herkömmliche Materialien.

3D-Druck wurde sogar schon im Weltraum eingesetzt, als die NASA einen 3D-Drucker nutzte, um auf der Internationalen Raumstation einen Ratschenschlüssel zu fertigen – das erste Werkzeug dieser Art, das im Weltraum hergestellt wurde.

Unbegrenzte Möglichkeiten

Die Visualisierung von Veränderungen, die durch den 3D-Druck vorangetrieben werden, erfordert nicht mehr dieselbe lebhafte Vorstellungskraft wie früher. Angesichts der Entwicklung und Etablierung von Arbeitsprozessen in verschiedenen Branchen in den letzten Jahren werden wir Zeuge dieses revolutionären Potenzials.

Von der Zahntechnik über das Gesundheitswesen hin zu Konsumgütern, Architektur und Fertigung kommt die Öffentlichkeit immer mehr mit den Endprodukten des 3D-Drucks in Kontakt.

Die nachhaltigen Reduzierungen von Abfall gegenüber der herkömmlichen Herstellung, die Verkürzung von Durchlaufzeiten und die Minimierung von Mehraufwand sowie die Einbindung der Kundenwünsche in die Produkte: Da kann man nur davon ausgehen, das der 3D-Druck noch weiter wächst.

Erfahren Sie mehr über betriebsinternen 3D-Druck