Die Zukunft von 3D-Druck

3D-Druck gibt es seit den 1980er Jahren und er hat die Industrie revolutioniert. Wir können nicht nur schneller, einfacher und effektiver Prototypen bauen, sondern die Vorteile des 3D-Drucks auch immer mehr in Serienproduktionen integrieren. Laut einem AMPOWER Report umfasst der Markt im Jahr 2020 bereits 7,17 Mio. €. Bis 2025 wird allerdings ein Marktwachstum bis zu 17,83 Mio. € prognostiziert. Den größten Teil davon sollen Unternehmen ausmachen, die 3D-Druck Service anbieten, um es einer Vielzahl von Firmen zu ermöglichen, von den Vorteilen des 3D-Drucks zu profitieren.

Dabei steht die Weiterentwicklung des 3D-Drucks selbst noch lange nicht vor einem Stopp. Die Technologie hat ein unglaubliches Potenzial, das uns in vielen Bereichen helfen kann. Es wird bereits an großartigen Projekten gearbeitet und geforscht. Die Weiterentwicklung des 3D-Drucks ist unser Fahrtschein in eine Zukunft voller neuer, unglaublicher technischer Innovationen. Einige davon, die bereits in Arbeit sind, sollen hier vorgestellt werden.

Menschliche Organe aus dem 3D-Drucker

Im Bereich der Medizin wird 3D-Druck bereits heute vielseitig verwendet. Implantate und Prothesen können mithilfe von 3D-Druck individuell auf den Körper des Patienten zugeschnitten hergestellt werden. Auch realistische und detaillierte Modelle des menschlichen Körpers werden im 3D-Drucker hergestellt, damit Chirurgen und Operationsteams gefährliche Eingriffe zuvor realitätsgetreu üben können.

Wenn 3D-Druck schon beim Ersatz von Gelenken, Knochen und Gewebe eine so große Veränderung bewirkt hat, denken wir natürlich noch weiter: Wenn wir Organe im 3D-Drucker herstellen könnten, wären wir in der Lage, viel mehr Menschen das Leben zu retten, denen ansonsten durch die Knappheit von geeigneten Organspenden nicht geholfen werden könnte. Genau wie Prothesen und Implantate wären auch Organe für einen Großteil der Menschen zugänglich. 2019 standen allein in den USA 119.000 Menschen auf der Warteliste für Organtransplantate. Die Zahl der Spender ist immer geringer und hinzukommt, dass die Spende passend sein muss, damit der Körper des Patienten das neue Organ auch annimmt.

An der Universität Tel-Aviv (TAU) ist es einem Forscherteam 2019 gelungen, mithilfe von 3D-Biodruck ein Herz mit menschlichen Zellen zu drucken, das immunologisch, zellulär und anatomisch einem menschlichen Herzen glich. Bloß die Größe stimmte nicht, das gedruckte Herz war etwa so groß wie das eines Kaninchens. Dennoch war das ein enormer Durchbruch, der uns zeigt, was in Zukunft alles möglich sein wird.

3D-Druck von fertigen Häusern

Ein komplettes Haus aus dem 3D-Drucker? Wer die Komplexität, Dauer und die harte körperliche und planerische Arbeit kennt, die im Bau eines Hauses oder anderen Gebäudes steckt, wird den Kopf schütteln. Dennoch wird der 3D-Druck im Bauwesen bereits heute angewendet. Nicht nur, um architektonische Modelle zu bauen, sondern auch, um Bauteile herzustellen, darunter vor allem Betonfertigteile und sogar die ersten vollständigen Gebäude.

Komplette Gebäude mit 3D-Druck herzustellen mag unmöglich klingen und die Möglichkeiten werden noch immer erforscht und entwickelt. Jedoch gibt es seit 2021 bereits das erste Ergebnis der fleißigen Forschungen und innovativen Ideen zum 3D-Druck im Bauwesen in Amsterdam zu bestaunen: Dort steht die erste vollständig im 3D-Drucker gefertigte Stahlbrücke. Sie besteht aus 4,9 Tonnen Edelstahl und ist statisch völlig sicher, sodass sie überquert werden kann. Die Form der Brücke ist einzigartig geschwungen, was ohne 3D-Druck besonders kompliziert wäre. 

Auch in Nordrhein-Westfalen gibt es ein 3D-Druck-Gebäude zu bestaunen: Das moderne Wohnhaus des Architekten Waldemar Korte wurde 2021 in Beckum errichtet. Das Unternehmen, welches den Druck ausführte, war die Peri-Gruppe. Dieses Haus ist nicht das einzige Haus, das bereits vollständig im 3D-Drucker hergestellt wurde. Auch in den USA oder in Belgien gibt es bereits mithilfe von 3D-Druck gefertigte Gebäude.

Natürlich wird z.B. die Elektroinstallation nicht vom 3D-Drucker vorgenommen, sondern von einem Handwerker. Dennoch werden für die komplette Herstellung nur noch sehr wenige Arbeiter benötigt, was das Verfahren deutlich schneller als den herkömmlichen Hausbau macht. Zudem sind normalerweise aufwändige Formen wie Bögen und Rundungen nicht länger kompliziert.

Mit 3D-Druck im Bauwesen eröffnet sich eine Vielzahl von gestalterischen Möglichkeiten, die durch Handarbeit schlichtweg nicht möglich wären. Noch sind Gebäude aus dem 3D-Drucker nicht die Norm, doch mit den wachsenden Fortschritten in diesem Feld können wir gespannt darauf sein, wie Baustellen in Zukunft aussehen werden.

3D-Druck im Weltall

Das Weltall fasziniert die Menschen schon immer. Selbst als der Weltraum den Menschen noch unerreichbar erschien, wurden Science-Fiction-Geschichten geschrieben, in denen wir durchs All reisen, fremde Planeten besuchen und auf Raumfahrzeugen leben und arbeiten. Mittlerweile können wir sehen, dass das nicht nur ein weit entfernter Traum bleibt: Bemannte Weltraummissionen sind normal und seit diesem Jahr gibt es sogar Vergnügungsfahrten in den Weltraum, wenn auch aktuell nur für Jeff Bezos, den Gründer von Amazon und aktuell reichsten Mann der Erde. Was noch fehlt ist die Nutzung des Weltraums für die Industrie. Tatsächlich wird aber auch daran gearbeitet.

2020 wurden erstmals Keramikteile mithilfe von Stereolithographie (einem 3D-Druckverfahren) im All hergestellt. Das Ergebnis? Der Druck funktionierte nicht nur genauso gut, sondern lieferte sogar ein besseres Produkt als der gleiche Vorgang auf der Erde!

Im All hergestellte Teile sollen eine höhere Festigkeit und geringere Eigenspannungen haben. Das liegt daran, dass die Gravitation der Erde während des Baus nicht auf die Teile wirkt. Auf der Erde bewirkt die Gravitation Ablagerungen oder Fehler im Zusammensetzungsgradienten.

Diese Erkenntnis ist nicht nur für die Forschung interessant, sondern auch für Industrie und Wirtschaft. Wenn im All stabilere, widerstandsfähigere und festere Bauteile gedruckt werden können, verbessert das unsere Maschinen auf der Erde, wodurch wir zu noch höheren Leistungen und Produktionsmöglichkeiten fähig sind. Das wäre ein großer Schritt zur Ausweitung unserer Industrie in den Weltraum.

Amazon-Patent: Rasante Lieferung durch 3D-Drucker im Lieferwagen

Heute bestellt, morgen da – für uns mittlerweile beinahe selbstverständlich. Wer länger als eine Woche auf seine Bestellung warten muss, findet das oft viel zu lang. Dabei ist der logistische Prozess einer Lieferung direkt am nächsten Tag bereits eine unglaubliche Leistung. Allen voran schreitet dabei natürlich Amazon, denn dort werden eine unzählbare Menge von Produkten mit kostenloser Lieferung in 24 Stunden angeboten. Trotzdem möchte Amazon noch eine Schippe draufsetzen: Und zwar mithilfe von 3D-Druckern.

Um den logistischen Prozess zu erleichtern: Lager kleiner zu halten, kürzere Wege zu haben, die Ware nicht erst suchen zu müssen, sollen 3D-Drucker direkt nach der Bestellung zum Einsatz kommen, und das bestellte Produkt on-demand drucken. Vor allem bei Dekoartikeln wie Vasen oder auch Geschirr ist das eine realistische Vorstellung. Dennoch könnte die Sendung damit bis zu einem Tag dauern. Deshalb sollen 3D-Drucker direkt in Lieferwägen vorhanden sein. So kann die Bestellung getätigt werden, wodurch eine Software nach Lieferwägen in der Nähe der angegebenen Adresse sucht, die das bestellte Produkt auf dem Weg drucken können. So kann die Lieferung bereits innerhalb von wenigen Stunden oder sogar Minuten erfolgen!

Amazon hat einen Patent-Antrag auf diese Idee eingereicht. Einige Punkte werden in dem Antrag nicht berücksichtigt, z.B. ob Erschütterungen während der Fahrt den Druckprozess beeinträchtigen, vor allem bei kaputten oder unebenen Straßen. Allerdings gibt es Dämpfer, die den Drucker schützen könnten, oder es wird im Stehen gedruckt.

Eine wahnsinnige Vorstellung: Das Produkt ist gerade bestellt und 20 Minuten später klingelt es an der Haustür. Mithilfe von 3D-Druck ist das aber nicht unmöglich, sondern könnte bald die Realität sein.

Klingt zu sehr nach Science Fiction? Ist es aber nicht! Mit der Erfindung des 3D-Drucks sind wir in der Lage, uns schnell und vergleichsweise unkompliziert alles herstellen zu können, was wir wollen und wo wir es wollen. Natürlich wird die Technologie ständig weiterentwickelt und ist noch nicht an dem Punkt, wo sie uns alles ermöglicht. Dennoch gibt 3D-Druck uns jetzt schon einen Geschmack davon, wie die Zukunft aussieht.

 

9. September 2021