Geschichte des 3D Drucks

Anfänglich hatten die Entwickler der additiven Fertigung ursprünglich lediglich die vereinfachte Herstellung von Prototypen im Sinn. Bereits 1981 veröffentlicht in Japan Hideo Kodama einen Bericht über die Möglichkeit zum schichtweisen „Rapid Prototying“ unter Verwendung von Polymeren.

Drei Jahre später stellte Charles Hull schließlich die Stereolithografie vor. Hierbei wird ein flüssiges Photopolymer verwendet, das unter Lichteinwirkung aushärtet. Ein UV-Laser erzeugt so Schicht für Schicht das Modell im Polymerbad.

1992 brachte Hulls Firma „3D-Systems“ mit der selektiven Lasersintermaschine (SLS) eine verbesserte Technologie auf den Markt, bei der nunmehr der Laser das Modell in einem Pulver erzeugte. Nach wie vor waren die Geräte enorm teuer und die Qualität der Ergebnisse bot noch viel Raum für Verbesserung.

Die Nullerjahre

Zur Jahrtausendwende begann die medizinische Forschung die Möglichkeiten des 3D-Drucks zu erkennen. Der Damm war gebrochen, nachdem eine im 3D Druck erzeugte Struktur einer menschlichen Blase, auf der Zellen eines Patienten angesiedelt worden waren, dieser als funktionierendes Organ erfolgreich implantiert worden war. Bald folgten Miniaturen und Prothesen aller Art. Die Entwicklung der Bioprint-Methode, unter Verwendung ausschließlich menschlicher Zellen, war die logische Konsequenz.

Auch das Interesse der Open Source Community war jetzt geweckt. Der von einer Initiative um Dr. Adrian Bowyer entwickelte 3D-Drucker „Darwin“ stellte 2006 erstmals selbst ein Bauteil her, dass ihm anschießend eingebaut wurde. 2008 war er in der Lage, alle seine Kunststoffteile selbst zu produzieren. Es entstand ein Netzwerk von Druckern auf der ganzen Welt, die es überall Menschen ermöglichen, ihre Ideen Realität werden zu lassen.

Die Industrie zog nach und so vollzog sich die Demokratisierung auch im kommerziellen Sektor. Die Geräte wurden erschwinglicher und rentabel. Der Weg für die industrielle Massenfertigung im 3D-Druckverfahren war nun geebnet. Das Startup „Objet“ brachte ein Gerät auf dem Markt, dass unterschiedliche Materialen drucken konnte und es entstanden Plattformen wie „Shapeways“, wo Austausch und Produktion im 3D-Verfahren Hand in Hand gehen.

Stürmische Weiterentwicklung bis heute

Die Kosten für 3D-Drucke sinken seither kontinuierlich. Immer neue Bevölkerungsgruppen erhalten Zugang zu den Technologien. Immer präzisere und robustere Werkstücke entstehen aus immer mehr Materialien. Schmuck, Autos, Lebensmittel oder Flugzeuge und sogar Häuser – der Phantasie sind eigentlich keine Grenzen gesetzt.

Der 3 – D Drucker: Merkmale und Möglichkeiten

Ganz allgemein betrachtet handelt es sich beim 3D-Drucker um eine besonders leistungsfähige Maschine, die in der Lage ist, Werkstücke in dreidimensionaler Gestaltung auszudrucken. Eine entsprechende Programmierung gewährleistet den Druckvorgang, bei dem aus flüssigen oder auch in Pulverform verfügbaren Materialien bestimmte Maße und Formen hergestellt werden.

Zu den mit Abstand bedeutsamsten Techniken gehören dabei Laserschmelzen, selektives Laserintern, die Stereolithographie oder auch das Polyjet – Modeling, wobei jedes Verfahren an einen bestimmten Werkstoff wie etwa Metall oder Keramik gebunden ist.

Ein ganz entscheidender Vorteil beim 3D-Druck ist der geringe Materialaufwand: Komplizierte Formen müssen nun nicht mehr im Vorfeld der Produktion hergestellt werden, auch ein ständiges Wechseln ist nicht nötig, man kann 3D drucken lassen. Deshalb sinkt zudem auch der Energieverbrauch beträchtlich, schließlich wird das gewünschte Werkstück nur einmal ausgedruckt und das sofort in der richtigen Größe und im berechneten Volumen.

Während die gerade aktuellen 3D-Drucker noch überwiegend mit einzelnen Werkstoffen arbeiten, gibt es bereits die ersten Maschinen für den multiplen Druck, zumindest in der Testphase. Es ist offensichtlich, dass diese Geräte einmal den Markt dominieren werden, da sich mit ihnen Werkstücke aus unterschiedlichen Stoffen zusammenfügen und herstellen lassen. Dadurch werden Härte, Abrieb, Stoßfestigkeit oder einfach nur die Gestaltung noch variabler und ein Arbeitsprozess, der heute noch in mehreren Abschnitten durchgeführt werden muss, lässt sich dann in einem Guss erledigen.

Schon diskutieren Wissenschaft und Philosophie, aber auch so manche Politiker über den gesellschaftlichen und kulturellen Einfluss dieser Geräte: Werden sie tatsächlich die Welt verändern? Wird der Mensch mit Hilfe des 3D-Prints kreativer oder wird er die Maschinen in erster Linie zur schnellen und einfachen Produktion von Waffen nutzen? Noch bleibt die individuelle Herstellung von Werkstücken recht aufwendig und es lohnt sich kaum, zum Beispiel im Handel erhältliche Serienartikel zu Hause zu kopieren und auszudrucken. Aber das wird sich bald ändern und dann werden sich weitere Fragen nach der Bedeutung dieser möglicherweise „Dritten Industriellen Revolution“ abzeichnen.

3D Waffen drucken lassen?

Die Behörden sind besorgt, die Maschine der Legislative hat sich in Bewegung gesetzt: Warum die Aufregung? Die 3D Druck Technology erlaubt es Privatpersonen funktionsfähige Waffen zu drucken. Der Berliner 3D-Druck Service Objectplot.de hat schon mehrfach anfragen erhalten und reagierte kürzlich mit einer Stellungnahme.

New Yorker Politiker haben auf die Aktionen der Waffendrucker von der Gruppe Defense Distributed reagiert: Sowohl im Parlament des Bundesstaates als auch im Stadtrat von New York City (NYC) sind Gesetze gegen gedruckte Waffen in Vorbereitung.

Mehr dazu auf Golem.de