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16.09.2014

14:20 Uhr

3D-Druck

Hoffen auf den großen Sprung

VonManuel Heckel

3D-Druck soll die Industrieproduktion revolutionieren. Die Technik besteht erste Praxistests – einen industriellen Dauereinsatz kann das Material aber nicht überall verkraften. Experten helfen, lohnende Felder zu finden.

Eine gedruckte Schraube mit Mutter im 3D-Druck Store "botspot." in Berlin. Hier können Kunden einen Doppelgänger von sich drucken lassen. dpa

Eine gedruckte Schraube mit Mutter im 3D-Druck Store "botspot." in Berlin. Hier können Kunden einen Doppelgänger von sich drucken lassen.

KölnAm Ende staunten sogar die Konstrukteure. Um 86 Prozent hatte sich das Gewicht eines Greifsystems verringert. Der Schlüssel zum Erfolg: 3D-Druck. Das Verfahren ermöglicht es dem Nürnberger Anlagenbauer Wittmann Robot Systeme, den Greifer nun aus Kunststoff zu bauen - statt wie zuvor aus Aluminium. Der Gewichtsverlust beschleunigt Arbeitsschritte und erlaubt es, kleinere Maschinen einzusetzen. „Der Greifer an sich ist jetzt nicht unbedingt günstiger, die ganze Anlage an sich aber schon“, sagt der technische Leiter Michael Tolz.

Für den Automatisierungsspezialisten war das Projekt ein weiterer Beleg dafür, dass sich die sogenannte additive Fertigung bewährt, die bekannt wird unter dem Schlagwort 3D-Druck. Sie ermöglicht es, Gegenstände individuell anzufertigen - entweder durch das schichtweise Verkleben von Kunststoffen oder mit Hilfe spezieller Pulver, die durch Laserstrahlen zu Kunststoff verfestigt werden.

Die Werkzeuge der 3D-Drucker

3D-Drucker

Ein 3D-Drucker wandelt am Computer entworfene Konstruktionen in reale Objekte um. Dabei trägt er Schicht für Schicht ein Material auf – entweder indem er heißen Kunststoff durch eine Düse presst, mit einem Laser ein Metallpulver an den entsprechenden Stellen schmelzen lässt oder Kunstharz mit UV-Licht aushärtet. Weil das Material Schritt für Schritt hinzugefügt wird, ist von einem additiven Verfahren die Rede.

CNC-Fräse

Auch eine CNC-Fräse erstellt aus einer digitalen Konstruktionszeichnung ein Objekt. Mit einem Bohrkopf bearbeitet sie einen Block aus Holz, Kunststoff oder Metall, bis die gewünschte Form übrig bleibt. Experten bezeichnen das auch als subtraktives Verfahren.

3D-Scanner

Wer ein Objekt nicht selbst konstruieren will, kann sich mit einem 3D-Scanner behelfen. Dieser tastet mit einem Laser oder einer Kamera Gegenstände ab und wandelt sie in ein 3D-Bild um.

Lasercutter

Ein Lasercutter schneidet Muster in verschiedene Materialien – von Holz bis Metall. Um daraus dreidimensionale Objekte zu erstellen, müssen Bastler mehrere dieser Platten übereinander kleben.

Computer

Wie beim 2D-Druck ist der Computer die Steuerungszentrale: Nutzer können am Bildschirm mit CAD-Software Konstruktionen entwerfen. Auch wenn sie Objekte mit einem 3D-Scanner erfassen, geht es nicht ohne die maschinellen Berechnungen.

Das produzierende Gewerbe sieht im 3D-Druck enormes Potenzial. In einer Umfrage des IT-Verbandes Bitkom sagten zuletzt 13 Prozent der Befragten, dass diese Technik die Wirtschaft revolutionieren werde. Ein Jahr zuvor waren es gerade einmal drei Prozent. „Im Moment gibt es einen Hype“, bemerkt Frank Petzoldt, Abteilungsleiter für Pulvertechnologie am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung. Selbst wenn die Betrachtung der Technik künftig wieder nüchterner ausfällt - ihr Effekt auf die Industrie sei groß, sagt Petzoldt. „Sie wird einiges an Veränderung hinterlassen.“

Insbesondere bei individuell angefertigten Teilen oder Kleinserien kann 3D-Druck punkten, weil teure Werkzeuge oder Spritzgussformen überflüssig werden. Dank der neuen Technik entstehen Bauteile, von denen Konstrukteure lange Zeit nur träumen konnten. „Man ist in der Komplexität der Geometrie sehr frei“, sagt Petzoldt, „bislang konnte man nicht um die Ecke bohren.“

In der Vergangenheit diente der 3D-Druck vor allem dazu, Designs dreidimensional darzustellen. Mittlerweile können deutlich höhere Ansprüche an Festigkeit und Haltbarkeit befriedigt werden. „Es geht nicht mehr um haptische Muster, sondern es soll auch seinen praktischen Einsatz finden“, erläutert Eric Klemp, kaufmännischer Direktor des Direct Manufacturing Research Center an der Universität Paderborn.

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