30.10.2014

Möglichkeiten des 3D Druck – Science Fiction oder Realität?

Chancen, Risiken und das Versprechen auf eine Revolution der Produktionsverhältnisse

Das für mich interessanteste Panel der diesjährigen Medientage – dicht gefolgt von den Ergebnissen der Menthal-Studie – war die Heranführung an die rasante Weiterentwicklung im 3D-Drucker-Bereich; nicht gerade ein Thema, das ich auf einer Medienveranstaltung erwartet hätte.
Zukunftstechnologie wird Massenware – dazu referierten zwei Herren, die sich in Forschung und Praxis intensiv mit der Technik auseinandersetzen.

3D-Druck – die Verwendung des Wortes ist etwas irreführend, verweist lediglich auf das Verfahren: die Verwendung einer Düse, die einem „Druckkopf“ gleicht. Gemeint ist ganz allgemein das Aufbringen vieler Schichten eines oder vieler kombinierter Werkstoffe in der Ebene, sodass daraus ein dreidimensionales Objekt entsteht. Begrenzt sind die Anwendungsmöglichkeiten lediglich durch die Größe der bedruckbaren Fläche und die verwendbaren Materialien.
Drucker, die für den Heimbereich langsam erschwinglich werden, arbeiten meist mit verschiedenen Kunststoffen, die flüssig aufgetragen werden und innerhalb von Stunden oder Tagen das am Rechner definierte Objekt erstellen. Professionelle Drucker können das in Farbe und mit mehr als 50 verschiedenen Ausgangsmaterialien. Eine kurze Erklärung der aktuellen Verfahren ist hier zu finden.

Bernd Bickel, der sich für den Disney-Konzern mit der Schnittstelle aus der digitalen Welt in die reale beschäftigt, zeigte einige Ergebnisse seiner Tätigkeit.
Das Team hat eine Software entwickelt, die eine gezeichnete Figur, in diesem Fall einen Zeichentrick-Dinosaurier, in eine digitale, dreidimensionale Form umrechnet und es dabei ermöglicht, Bewegungsmuster für einzelne Körperteile vorzugeben; die nötigen Gelenke und starren Skeletteile werden dann errechnet. Die Software geht sogar so weit, diejenigen Teile mit besonderer Beanspruchung zu definieren, um diese dann in der Produktion an den nötigen Stellen im 3D-Drucker entsprechend stabiler zu fertigen. Das Dinosaurier-Modell wurde aus Kunststoff gefertigt, die notwendigen Hohlräume, die die Gelenkbeweglichkeit erfordert, wurden dabei mit einem speziellen Füllstoff „gedruckt“, der nach Fertigstellung einfach ausgewaschen werden kann.
Die Software kann aber auch noch die Mechanik berechnen, die notwendig ist, um den gedruckten Körper beispielsweise über ein Drehrad komplexe Bewegungen (Galoppieren) ausführen zu lassen, und diese dann – innerhalb oder außerhalb des bewegten Körpers – „mitzudrucken“.

Als Beispiel einer Anwendung in einem hochsicherheitsrelevanten Bereich zeigte Bickel eine Einspritzdüse eines Flugzeugmotors, die – in Titan (!) gedruckt – durch das Herstellungsverfahren in dieser Form erst produzierbar wurde. Ein herkömmlicher Produktionsprozess hätte das Herausarbeiten aus einem Gussteil oder das Zusammenschweißen von etlichen Einzelteilen erfordert, was natürlich sehr zeitaufwendig und zum Teil gar nicht möglich gewesen wäre. Zudem ist das Ergebnis 30 % leichter und 15 % effizienter als vergleichbare Düsen bei erhöhter Belastbarkeit.
Besucher der Disney World haben bereits jetzt die Möglichkeit, über eine mit einem 3D-Drucker gekoppelte Fotokabine eine Figur mit ihrem Gesicht versehen ausdrucken zu lassen.

Prof. Peter Ebner, Leiter des FutureLab for Architecture und Pionier des Häuserdrucks, übernahm an dieser Stelle und führte die Praxisanwendungen in seinen Fachbereich. Ihn interessiere an dieser neuen Technik weniger, Altbekanntes auf neue Art und Weise zu bauen (wie beispielsweise ein Betonschloss oder ein Haus aus Lehm), vielmehr sei die Frage, welche bislang nicht möglichen Fertigungsweisen sich für die Architektur erschließen ließen.
Es sei möglich, Wände zu bauen, die, mit Vakuum-Adern durchzogen, über die Hälfte des sonst benötigten Baumaterials einsparen, dabei aber wesentlich bessere Dämmwerte als herkömmlich erstellte Wände vorweisen könnten. In naher Zukunft könnten Wände komplett mit Sanitär- und Heizungsverrohrung, Elektroinstallation und Wandbeschichtung gedruckt werden – „schlüsselfertig“ in einer neuen Dimension und zu signifikant günstigeren Preisen als bisher.

Die Frage aus dem Publikum, wann wir uns darauf einstellen dürften, einen personalisierten Tablet-PC ausdrucken zu können, und wie es sich dann mit dem Urheberrecht verhalte, war naheliegend und schlägt den Bogen zurück in die Medienwelt.
Mikroprozessoren könnten zwar noch nicht gedruckt werden, die Forschung in dieser Richtung sei aber durchaus schon fortgeschritten (z.B. das Kickstarter Projekt Argentum) und die Urheberrechtsfrage werde sich nach Meinung von Bickel analog zu den Anpassungen in der Musikindustrie entwickeln. Die Pläne werden seiner Meinung nach – legal oder illegal – unter den Usern geteilt werden und die Geschäftsmodelle sich notgedrungen ändern müssen.
In der Medizin sei man auf bestem Wege, Organe drucken zu können, gedruckte Hüften und Kniegelenke sind bereits im Einsatz.

So schön das klingen mag, erwähnen muss man die Schattenseite der Medaille auch: ein amerikanischer Waffenhersteller bieten schon jetzt den Druck von Schusswaffen aus Metall an, und die Pläne für funktionsfähige Kunststoffwaffen kursieren im Netz. Ob und wie das die Schusswaffenkriminalität beeinflußt, wird sich zeigen.
Die Vision, die sich mir aufdrängt, erinnert stark an Brave New World, wenngleich die Aufgaben, die Aldous Huxley seinen niederen Kasten auferlegte, darin von Rechnern und 3D-Druckern erledigt werden könnten – womöglich gesteuert von kognitiven Computersystemen (der Artikel zu IBM Watson sei jedem ans Herz gelegt).
Soziale Kompetenz, überhaupt soziale Fertigkeiten könnten irgendwann das Einzige sein, das uns ein Computer nicht abnehmen kann – hoffentlich.

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