Druck dir deine Welt

Kleider, Schuhe, Autos, Tabletten und sogar das Modell eines ungeborenen Babys: All das kam schon aus dem 3-D-Drucker. Die gehypte Produktionstechnik hat aber auch Grenzen.

Illustration: Patric Sandri

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Das Video ging um die Welt. Die blinde Brasilianerin kann ihren ungeborenen Sohn zwar nicht via Ultraschall sehen – dafür kann sie ihn fühlen: Ihr Gynäkologe hat das Ultraschallbild von Kopf und Ärmchen des Babys auf dem 3-D-Drucker ausgedruckt. Das ist wohl das emotionalste Produkt, das je aus einem solchen Kasten kam.

Die Technologie, die Pulver oder Drähte aus verschiedenen Materialien wie Kunststoff, Holz, Gips oder Metallen in Produkte verwandelt, bringt immer neue Anwendungen hervor. Kürzlich ­bewilligte die US-Gesundheitsbehörde die ersten gedruckten Tabletten. Das Medikament Spritam enthält den Wirkstoff Levetiracetam, der zur Behandlung von Epilepsie verwendet wird. Dank dem Druckverfahren können grosse Wirkstoffmengen mit einem kleinen Schluck Wasser eingenommen werden. Das sei vor allem für Kinder und ältere Patienten ein Vorteil.

Die britische Marine testet Drohnen die aus dem 3-D-Drucker kommen. Die Creighton-Universität in Omaha in den USA hat Handprothesen kreiert mit Fingern aus buntem Plastik, die greifen können. Hergestellt im 3-D-Drucker, für Menschen, die sich Hightechprodukte nicht leisten können. Dubai will ein ganzes Bürogebäude aus dem Drucker zaubern. Ein sechs Meter hohes Gerät druckt seit Anfang Jahr Schicht für Schicht Gebäudeteile aus, die zusammengesetzt werden sollen. Und selbst zu Hause in der Küche soll das Gerät in ­Zukunft zum Einsatz kommen.

Der Hype um die neue Technologie, die von den Fachleuten Additive Manufacturing genannt wird, ist riesig. Von ­einer neuen industriellen Revolution ist die Rede. Ganze Wirtschaftsbereiche wie Logistik oder Handel sehen ihre Geschäfte in Gefahr. Sie fürchten, dass man Ersatzteile, die heute bestellt, irgendwo produziert und geliefert werden müssen, in einigen Jahren bequem selber zu Hause ausdruckt. Mehrere Unternehmen, die 3-D-Drucker verkaufen, prophezeien auch für die Schweiz, dass in zehn Jahren die meisten Leute ein Gerät zu Hause stehen haben – so wie sie heute ein Tablet oder Smartphone besitzen.

Steile Wachstumsprognosen

Der weltweite Markt – Geräte, Materialien zum Drucken und alle Dienstleistungen inklusive – wird vom Marktforscher Canalys auf aktuell 5 Milliarden Dollar geschätzt. Bis in fünf Jahren soll er sich auf über 20 Milliarden vervierfachen. Die US-Beratungsfirma Wohler Associates veranschlagt ähnliche Zahlen. «Wir sehen neue Methoden von Additive Manufacturing, schnellere Druckleistungen und eine breitere Auswahl an Materialien, die verarbeitet werden können», begründet Canalys-Analyst Joe Kempton die steilen Wachstumsprognosen.

Ein weiterer Grund für den Hype ist die steigende Zahl von Druckerherstellern und -verkäufern. Sie stiegen ins ­Geschäft ein, nachdem vor einigen Jahren einige Patente von 3-D-Drucker-Pionieren wie Stratasys und 3-D Systems abgelaufen waren. Seither werden Modelle in China, Dänemark, Portugal, Italien und Deutschland hergestellt. Dadurch ist das Preisniveau gesunken – und die Nachfrage gestiegen. Einstiegsmodelle mit der neusten Technologie, mit Kunststoffwürstchen, die wie in einer Heissklebepistole geschmolzen werden und dann Schicht um Schicht auf eine Plattform aufgetragen werden, sind schon ab 500 Franken zu haben. Geräte, die Metall oder Holz drucken, kosten immer noch über 100'000 Franken.

Ob der hohen Erwartungen verwundert es nicht, dass neben Spezialhändlern auch herkömmliche Unterhaltungselektronikvertreiber in den Verkauf einsteigen. Digitec, Microspot und Fust haben einfachere Geräte im Angebot. Auch die Migros-Tochter M-Electronics will Ende August einsteigen, wie ein Sprecher sagt. Sogar die Post verkauft seit gut einem Jahr Drucker, Dienstleistungen und Beratung an private Nutzer.

Allerdings mit mässigem Erfolg. «Das Geschäft läuft noch verhalten», sagt Postsprecher Bernhard Bürki. Auch bei Digitec ist der Verkauf von Geräten nach einem anfänglichen Hype wieder abgeflacht, wie Sprecher Lino Bugmann sagt. Zur Kundschaft gehören Gadget-Freaks, Architekten, die Modelle ausdrucken, oder Schulen. Als Grund für die bescheidene Nachfrage sieht die Post die noch geringen Anwendungsmöglichkeiten für Private und die Technologie, die sich ­rasant weiterentwickle, so Bürki. «Wir beurteilen das Potenzial für die private Anwendung deshalb positiv.»

Ausdrucken könnte man eigentlich schon vieles. «Auf unseren Druckern werden Schmuck, Teile für Spielroboter oder Dekorationsteile für Modelleisenbahnen hergestellt», sagt Yves Ebnöther, Gründer des Fablab Zürich. Fab­labs sind offene Hightechwerkstätten, die Privatpersonen industrielle Produktionsverfahren für Einzelstücke zur Verfügung stellen. Aber auch Brillengestelle seien schon ausgedruckt worden. Der Betreiber eines Copyshops, der einen 3-D-Drucker hat, erzählt von einer Dame, die ein defektes Staubsaugerteil nachdrucken liess.

Nicht massentauglich

Der Produktion an sich scheinen also kaum Grenzen gesetzt – ausser dass das Drucken von Teilen Stunden dauern kann. «Die viel grössere Herausforderung kommt vor dem Drucken», sagt Gérard Thierstein, Mitinhaber des 3-D-Drucker-Shop-Spezialisten 3D-Printer­store. Hinter jedem Druck steht eine 3-D-Zeichung im speziellen STL-Format. «Wenn man etwas Spezielles will, muss man CAD-Zeichnen können», sagt Thierstein. Es gebe zwar einfache Software oder Internetplattformen für CAD (Computer Aided Design), auf denen man Modelle gratis herunterladen oder kaufen kann. «Für Private stellt dies aber schon noch eine grosse Hürde dar», so Thierstein. Einen Legostein zu drucken, den es noch nicht gibt, werde schwierig. «Da steckt noch sehr viel Technik und Kleinarbeit dahinter.» Ziel sei es aber, dass mit der weiteren Entwicklung auch diese Hürden überwunden würden. «Es wird immer mehr Richtung Plug and Play gehen.»

Kein Wunder also, dass einige Unternehmen, die mit der Absicht ins Geschäft eingestiegen waren, private Kunden zu bedienen, auf Profianwender umgeschwenkt sind. «Für diese ist der 3-D-Druck seit Jahren ein Standardprozess», sagt Fablab-Gründer Ebnöther, der die Technologie auch als Industriedesigner für seine Kunden einsetzt. Etwas zur Produktion von Prototypen oder für Kleinserien in Testphasen. So etwa die Softwarefirma, die Segelboote mit WLAN ausrüsten will. «Das Antennengehäuse für die Testfahrten stammt komplett aus dem 3-D-Drucker», sagt Ebnöther. Jetzt schippern ein Dutzend Jachten auf den Weltmeeren herum, um zu testen, ob die gedruckten Gehäuse UV-Licht und Salzwasser standhalten. Auch Uhrenhersteller, die Nähmaschinenfirma Bernina oder die Stanser Pilatus-Flugzeugwerke setzen auf die 3-D-Technologie.

Viel schneller zum Prototyp

Der Einsatz der Technologie spart Zeit und Geld. Konsumgüterkonzern Unilever gab an, die Vorlaufzeit zur Erstellung von Prototypen um 40 Prozent verkürzen zu können. Beim gedruckten Bürogebäude in Dubai gehen Experten davon aus, dass der 3-D-Druck die Produktionszeiten um 50 bis 70 Prozent und die Arbeitskosten um 50 bis 80 Prozent verringern kann. Flugzeugbauer Airbus, der an speziellen Scharnieren arbeitet, die mit 3-D-Drucktechnik stabiler und leichter herzustellen sind, rechnet mit bis zu 50 Prozent Einsparung beim Gewicht und sogar bis zu 90 Prozent beim Rohmaterial. Anderen Studien zufolge kann ein Unternehmen dank des 3-D-Druckers 50 Prozent der Entwicklungskosten einsparen. Dies, weil man die Prototypen nicht mehr extern produzieren lassen muss.

Danach ist allerdings rasch Schluss: «Wenn es zur Serienproduktion von standardisierten Massenteilen kommt, rechnen sich andere Produktionsarten wie Spritzguss besser», sagt Ebnöther.

Noch sind den 3-D-Druckern also auch bei industriellen Anwendungen Grenzen gesetzt. So schnell werden die Dienstleistungen von Logistikern und Händlern wohl nicht überflüssig.

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 02.09.2015, 23:43 Uhr

Die 3-D-Methoden

Kunststoff, Leim und Laser

Das Verfahren im 3-D-Druck hat wenig mit dem Druck auf Papier gemeinsam. Bei der 3-D-Druck-Herstellung wird Material wie Kunststoff oder Metall Schicht für Schicht in drei Dimensionen aufgetragen. Es existieren unterschiedliche Techniken:

Fused Deposition Modeling: Aus der 3-D-Druckmaschine fliesst geschmolzener Kunststoff, der schichtweise aufgetragen wird und so schnell abkühlt, dass die Form stabil bleibt. Als Basis sind auch Materialien wie Wachs oder Schokolade denkbar.

3-D-Druck mit Pulver: Statt Kunststoff fliesst hier Leim aus dem Druckkopf der Maschine. Dieser wird auf eine Pulverschicht aufgetragen und bildet mit ihr einen festen Stoff. Als Rohstoff ist jedes pulverförmige Material geeignet.

Selective Laser Sintering: Anstelle von Leim sorgt hier ein Laser für die Verschmelzung des Kunststoff- oder Metallpulvers.

Stereolithografie: Ein Behälter mit flüssigem Kunstharz steht in der Druck­maschine. Ein Laserstrahl trifft auf dessen Oberfläche und erhärtet eine dünne Schicht auf einer Metallplatte. Diese senkt sich mit jeder Lasereinstrahlung. Im Harzbad entsteht der Gegenstand. (bv)

Digitalisierung

Wie sich unser Leben verändert

Das Internet vernetzt die Gesellschaft, die Automatisierung verändert die Industrie, Roboter übernehmen unsere Arbeit: Die Digitalisierung dringt immer weiter in unser Leben vor. Bereits gibt es Ökonomen, die der technischen Entwicklung eine grössere Wirkung vorhersagen als etwa der Erfindung von Dampfmaschine oder Elektrizität. Der TA geht dem Phänomen in einer Serie nach und beleuchtet die Folgen der Veränderung.

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