Drucken in der dritten Dimension – auch in der Zukunft.
Die Entwicklung eines Prototyps durchläuft viele Phasen. Ideen werden gesammelt und skizziert. Die Modellierung der Skizze erfolgt dann in der CAD-Software in der Fläche, Länge mal Breite wie bei einem Grundriß. Sie nimmt dann im wahrsten Sinne des Wortes Formen an. Wenn die Höhe mit der Fläche eins wird, ein Kreis den Körper einer Kugel annimmt, spricht man von der dritten Dimension – 3-D.
Bereits seit den 70-er Jahren forscht man daran, solche 3-D-Objekte künstlich herzustellen. Anfangs mit einer Technik, bei der schichtweise Pulverkörner mit einem Laser verschmolzen wurden und das Erzeugnis somit Ebene für Ebene anwuchs. Im Laufe der Zeit wurden die Verfahren optimiert, so daß der 3-D-Druck gegenwärtig und zukünftig in vielen Branchen richtungsweisend ist. Doch wie funktioniert eigentlich so ein 3-D-Drucker und welchen Nutzen hat er?
Es gibt verschiedene 3-D-Drucktechnologien, z. B. das Fused Deposition Modeling (FDM). Bei dieser Technik wird ein schmelzfähiger Kunststofffaden, auch Filament genannt, erhitzt, geschmolzen und durch eine Düse schichtweise auf der Bauplattform des Druckers aufgetragen. Durch Bewegen dieser Düse auf den x-, y- und z-Achsen wächst die Kontur des Erzeugnisses und durch das Abkühlen des aufgetragenen Materials verfestigt es sich. Dies wird so lange fortgesetzt, bis das Bauteil fertig ist. Man nennt dieses Verfahren, bei dem Schicht für Schicht aufgetragen wird, auch additive Fertigung.
Die unterschiedlichen 3-D-Druckverfahren machen es möglich, entweder mit Kunststoffen oder sogar mit Metallen entsprechende Formen und Körper herzustellen. Den Anwendungsfeldern sind hierbei keinerlei Grenzen gesetzt. In der Medizintechnik gibt es speziell auf den Menschen angepaßte Implantate, um künstliche Gelenke einzusetzen oder Orthesen, die den Körper mit Schienen zu unterstützen.
Die Industrie nutzt den 3-D-Druck, um Prototypen für Produkte herzustellen, da diese im Vergleich zu der herkömmlichen Produktionsweise kostengünstiger entwickelt werden können. Des Weiteren sind so auch aufwendige und teure Waren in einzelnen Stückzahlen zu fertigen, wie beispielsweise Ersatzteile für die Automobilindustrie. Im privaten Bereich findet man genauso Möglichkeiten zur Verwendung. Vom Druck einfacher Alltagsutensilien, die sonst mit Kunststoff im Spritzgußverfahren produziert werden, bis hin zum komplexen Hausbau, sind die Einsatzmöglichkeiten vielfältig. Sobald ein 3-D-Drucker platziert und kalibriert ist, kann dieser seine Arbeit aufnehmen und ist somit standortunabhängig.
Die Zeit bleibt bei Innovationen nicht stehen und somit muß auch der 3-D-Drucker weiterentwickelt werden. Die Druckzeit eines Erzeugnisses hängt stark von vielen Faktoren ab, wie Form und Aussehen, Materialstärke oder Durchlaufmenge der Düsen. In den letzten zehn Jahren wurde stark an der Drucktechnik geforscht und entwickelt, sodaß die Druckgeschwindigkeit von zehn cm³/h um das Achtfache, also auf 80 cm³/h erhöht worden ist. Neben der erhöhten Geschwindigkeit sind jedoch die Kosten für das Druckmaterial gestiegen. Um Ressourcen wie seltene Erden zu schützen, ist man auf der Suche nach nachhaltigen Materialien beim Hanf fündig geworden.
Die Hanfpflanze begleitet den Menschen schon seit 10.000 Jahren. Ein paar Inhaltsstoffe dieser Pflanze können einen berauschenden Zustand hervorrufen, weswegen sie in Verruf gekommen ist. Die Möglichkeiten des Hanfs werden jedoch unterschätzt, wie bereits in der letzten Ausgabe des Bundesboten dargelegt wurde. Bestandteile dieser Pflanze können auf der einen Seite in der Medizin und auf der anderen Seite zur Papierherstellung genutzt werden. Beim 3-D-Druck wird eine Kombination aus Hanf und Polylactid (PLA) verwendet, ein nachwachsender Rohstoff aus Mais oder Zuckerrohr. Diese Verbindung ist biologisch abbaubar, jedoch durch die Beschaffenheit des Hanfs genauso strapazierfähig und gefestigt wie Kunststoff.
Der Gedanke der Nachhaltigkeit öffnet für die Zukunft viele Möglichkeiten beim 3-D-Druck, dem durch nachwachsende Rohstoffe auch in den Anwendungsmöglichkeiten kaum Grenzen gesetzt sind.
[FAS]
Quellenverweise.
Geschichte des 3-D-Drucks.
Hanf als Druckmaterial.
➘ https://www.3dnatives.com/de/hanf-als-3d-druckerfilament-301020181/
FDM-Drucktechnologie.
➘ https://www.sculpteo.com/de/materialien/fdm-technologie/
Werte Leser, sollten Sie feststellen, daß die angegebenen Quellen nicht mehr aufrufbar sind, bitten wir um einen entsprechenden Hinweis über unser Kontaktformular.