Wie der 3D-Druck unser Leben und Denken verändert
Fundamentale Umbrüche zeigen sich oft weniger in dem, was man sieht, als vielmehr darin, wie sich das Denken und Handeln der Menschen dadurch ändert. Die Technologie des Additive Manufacturing (AM) – gemeinhin als 3D-Druck bezeichnet – hat das Potential nicht nur unser Leben, sondern auch unser Denken grundlegend zu verändern.
Seit jeher orientieren wir uns an Dingen, die hergestellt werden, um Herausforderungen zu meistern und unser Leben zu vereinfachen – ob durch Werkzeuge, Fahrzeuge oder auch mit Hilfe von ganz normalen Alltagsgegenständen. Die Herstellung der meisten Dinge ist oftmals aufwändig oder benötigt sehr viel Zeit. Sei es aufgrund mehrerer Arbeitsschritte oder der Notwendigkeit, mehrere Materialien miteinander kombinieren zu müssen, um die gewünschten Eigenschaften auch erzielen zu können. Einzelteile und Kleinserien sind daher teuer. Erst mit den großen Stückzahlen aus der industriellen Herstellung ist ein vertretbarer Preis realisierbar. Das führt dazu, dass zum Beispiel Prototypen der ersten Ideen oftmals nicht für Forschungszwecke zur Verfügung stehen. Zusätzlich wird auch unser Denken aufgrund komplexer Lieferketten, beschränkter Materialeigenschaften und unbezahlbarer individueller Anfertigungen mit beeinflusst.
Dank der additiven Fertigung könnte damit nun Schluss sein
Additive Manufacturing beschreibt ein revolutionäres Herstellungsverfahren, mit welchem sich Objekte dank neuester Möglichkeiten Schicht für Schicht herstellen lassen. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich bei dem verwendeten Material um Metall, Plastik, Beton oder in Zukunft vielleicht sogar um menschliches Gewebe handelt. Der Begriff des Additive Manufacturing umfasst Technologien wie das Rapid Prototyping, das Direct Digital Manufacturing oder auch das Layered Manufacturing. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden all diese Technologien unter dem Begriff 3D-Druck zusammengefasst.
Im Unterschied zu den für eine lineare Bauweise typischen und weitverbreiteten subtraktiven Fertigungsverfahren, wie Drehen, Fräsen oder Stanzen, gibt es bei additiven Verfahren keinen Ausgangsrohstoff, aus dem ein Werkstück herausgearbeitet wird. Wie der Name schon vermuten lässt, werden die Werkstücke stattdessen Schicht für Schicht aufgebaut, zum Beispiel indem ein Laser das pulverförmige Material durch einen definierten Energieeintrag versintert. Die Strukturen, die durch die neuen Methoden entstehen (rechtes Bild), sehen auf den ersten Blick oft ganz anders aus, sind aber in ihrer Funktionalität ebenbürtig zu den bisherigen Formen. Die neuen Strukturen ähneln bionischen Bauteilen und wirken zunächst vielleicht befremdlich und abstrakt, doch hinter dem Äußerlichen stecken die Vorteile der Zukunft!
Additive Manufacturing definiert Grenzen neu
Dank der organischen Herstellungsverfahren des Additive Manufacturing lassen sich die meisten bisherigen Beschränkungen und Probleme eines klassischen Produktionsprozesses aufheben, zum Beispiel:
- reduzieren sich Produktions- und Lieferzeiten durch die verkürzte Supply Chain der einzelnen Materialien
- können Gegenstände sogar auf Abruf direkt vor Ort gedruckt werden, wodurch sich auch Lagerkosten reduzieren lassen
- sind individualisierte Produkte zu einem bezahlbaren Preis möglich
- können durch den Fokus auf das Material und dessen Eigenschaften eine bessere Qualität und Funktionalität gewährleistet werden
- schaffen neue Technologien neue Möglichkeiten in vielen Forschungsbereichen, wie beispielsweise in der Medizin
Additive Manufacturing hat sich heute in vielen Nischenbereichen bereits etabliert und ist oft Teil einer modernen industriellen Fertigung. Doch um das volle Potential von AM ausschöpfen zu können, sind noch viele Anpassungen von R&D, über die Produktionsprozesse bis zur Anwendung nötig. Zweifelsohne ergeben sich dadurch auch Veränderungen für unsere Arbeitswelt. Experten sind sich einig, dass der 3D-Druck viele neue Berufsfelder und Tätigkeitsbereiche schaffen wird. Für bereits existierende Berufe, wie Designer, Ingenieure und Produktmanager in der Industrie, ergeben sich durch die additive Fertigung neue Möglichkeiten in der Entwicklung und der Produktion. All diese basieren auf einem grundlegenden Umdenken: Ab jetzt steht einzig und allein die Funktionalität im Vordergrund!
Von der Nischenanwendung zum breiten Einsatz
Additive Fertigungsmöglichkeiten werden bereits in vielen Branchen intensiv eingesetzt. Gerade in der Medizin hat sich die neue Technologie schon fest etabliert, da so die individuellen Gegebenheiten der Patienten besser berücksichtigt werden können. Prinzipiell kann jedoch nahezu alles mit additiver Fertigung hergestellt werden. Bereiche wie die Luft- und Raumfahrt, die Energieerzeugung aber auch die Automobilbranche profitieren bereits von dieser Technologie. Gerade bei Ersatzteilen oder Sonderanfertigungen hat die additive Fertigung deutliche Vorteile gegenüber dem klassischen Produktionsprozess. Oft sind gedruckte Komponenten leichter und stabiler als herkömmliche Teile. Somit können bei der Herstellung und späteren Verwendung wertvolle Rohstoffe eingespart werden.
Dieser neue Denkansatz der additiven Fertigung kann auch dazu beitragen, dass sich die Art, wie wir unseren Fortschritt planen, ändert. Bisher konnten Ideen erst dann entwickelt werden, wenn neue technische Möglichkeiten oder auch Materialien erfunden worden waren. In Zukunft soll zunächst ein Bedürfnis definiert und dann überlegt werden, wie man dieses befriedigen kann. Die Frage: „Wie löse ich ein Problem?“ steht hier im Zentrum.
Weitere Informationen zu diesem Thema
Weitere Informationen zum Thema additive Manufacturing und wie der Bereich unser Leben und Denken verändern kann, finden Sie unter https://www.oerlikon.com/am/en/.