Ein neuer Brillenbügel, ein Ersatzteil für Flugzeugtriebwerke oder gar ein menschliches Organ – und das alles auf Knopfdruck? Science-Fiction war gestern. Das moderne 3D-Druckverfahren macht heute fast alles möglich und bietet riesige Chancen für die Wirtschaft. Auch für Anleger an der Börse? In einer dreiteiligen Serie widmen wir uns diesem Zukunftsthema. In Teil 1 geht es zunächst darum herauszufinden, was 3D-Druck eigentlich ist. Morgen und übermorgen folgen die Teile 2 und 3.
WAS IST EIGENTLICH 3D-Druck?
Beim 3D-Druck, auch als „additive Fertigung“ bezeichnet, werden dreidimensionale Stücke schichtweise aufgebaut. Der Aufbau erfolgt per Computersteuerung, aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (CAD). Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Zunächst wird das Werkstück in einem Datensatz als virtuelles 3D-Modell beschrieben. Beim Druck dieser Datei wird ein Grundstoff Schicht für Schicht durch Spritzdüsen auf einer Grundfläche aufgebracht, anschließend wird die Fläche millimeterweise abgesenkt und die neue Lage aufgebracht. So entsteht ein räumliches Produkt.
Grundsätzlich ist die Fertigung von metallischen Produkten im 3D-Druck (das sogenannte Metal Additive Manufacturing) wiederum weitaus komplexer und befindet sich noch in einem früheren Stadium der Entwicklung. Bei diesem Verfahren dient Pulver aus Metall (Edelstähle, Werkzeugstähle, Nickelbasis-, Titan- oder Kobalt-Chrom-Legierungen) in entsprechender Aufbereitung als Ausgangsmaterial. Im sogenannten Laserschmelzverfahren von Metallen wird dabei mit einem Laser eine Kontur auf die Oberfläche eines Metallpulverbettes geschmolzen. Schicht für Schicht wird neues Pulver aufgetragen und verarbeitet. Der Vorgang wiederholt sich, bis das Bauteil fertig ist.
Damit wird auch der wirtschaftliche Vorteil dieser Technologie sichtbar. Denn während in der Metallverarbeitung beim klassischen Drehen und Fräsen aus einem Block Material bis zur finalen Geometrie abgetragen wird, wird beim 3D-Druck nur das tatsächlich benötigte Material verarbeitet. Ein weiterer Vorteil additiver Herstellungsverfahren ist die Produktion geometrisch oder mechanisch komplexer Bauteile, wie zum Beispiel Werkstücke mit Hohlräumen, Wabenstrukturen oder auch bionischen Strukturen. Attraktiv ist das vor allem für die Luft- und Raumfahrt, wo besonders gewichtssparende Teile gefragt sind. Aber auch in der Automobilindustrie, in der Medizintechnik sowie im Werkzeug- oder Sondermaschinenbau bietet das Verfahren enormes Zukunftspotenzial.
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Bildquelle: Pressefoto adidas
