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3D-Druck - Aufbruch in neue Dimensionen

Seit den 1980er Jahren arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure an der Perfektionierung des 3D-Drucks. Nachdem diese Verfahren als „Additive Manufacturing" inzwischen die Herstellung von Komponenten, aber auch von kompletten Prototypen und einzelnen Produkten revolutioniert hat, erobern die 3D-Drucker nun auch den Verbrauchermarkt, der den Markt für kommerziell genutzte Geräte bereits überrundet hat.

 

Schon auf der photokina im Herbst 2014 konnten die Besucher erste Eindrücke von der Faszination dreidimensionaler Bilder gewinnen. Die Weltmesse des Bildes in Köln stellte dort die neuen 3D-Aufnahme- und Drucktechniken vor und zeigte den Besuchern, welche eindrucksvollen Erlebnisse die 3D-Darstellung vermitteln kann und welche technischen Möglichkeiten die 3D-Technik in naher Zukunft bieten wird. „Ob kommerzielle Anwendungen bei der Herstellung von Ersatzteilen vor Ort, ob medizinische Implantate wie Gelenke oder Zähne, ob im Lebensmittelbereich, Schmuck-Design oder im Modellbau, die Liste sinnvoller und profitabler Einsätze der neuen Produktionstechnik ist schier endlos", zählt Christoph Thomas, Vorsitzender des Photoindustrie Verbandes, einige der wichtigsten Anwendungsbereiche für den 3D-Druck auf. Auf der photokina, die schon immer vorne mit dabei war, wenn es um innovative Trends in der Imagingwelt geht, waren es 2014 schon mehr als ein Dutzend Aussteller, die Produkte und Anwendungen rund um 3D zeigten.

Im Laufe ihrer Entwicklungsgeschichte hat die Menschheit immer neue Techniken entwickelt, um das Festhalten von Ereignissen und Dingen in Bildern so einfach wie nur möglich zu machen. Heute überschlagen sich Millionen von Menschen darin, in sogenannten Selfies jeden Augenblick ihres Lebens, in immer perfekteren Fotografien festzuhalten und zu kommunizieren. Nun erreicht der Wunsch, Augenblicke des Lebens zu klonen, ein neues Niveau der Erfüllung: den 3D-Druck. Diese noch sehr junge Bildtechnik verlässt die digitale virtuelle Welt des räumlichen Sehens und Erlebens und schafft dreidimensionale, farbige Objekte zum Anfassen. Mit dieser hochentwickelten Technik beginnt eine gänzlich neue Dimension, das Leben um uns herum als dreidimensionale Kopie zu erhalten.

3D-Selfies

Ein Highlight der Frühjahrsfotomessen 2015 war zweifelsohne das 3D-Selfie. Die Rede ist nicht etwa von einem virtuellen Bild, das dem Betrachter durch optische Täuschung auf dem Bildschirm räumliches Sehen vorgaukelt, sondern von Objekten und Figuren zum Anfassen, die mithilfe spezieller Aufnahmeverfahren erfasst und – wie es so schön zu den Anfängen der Fotografie hieß – in „unnachahmlicher Treue" ein Abbild der Wirklichkeit darstellen. Dabei ist für das Erstellen eines 3D-Selfies nicht etwa eine hochspezialisierte Fotografenausbildung erforderlich. Praktisch jedes Fotostudio kann schon nach kurzer Einarbeitung seinen Kunden diesen neuen Service anbieten, der zum Beispiel die abgebildeten Personen als dreidimensionale Miniaturklons ausgibt, um sie vielleicht ins Regal, auf die Kommode oder sogar auf die Hochzeitstorte zu stellen. Aufgenommen werden die 3D-Selfies mit einen speziellen Tablet- oder Smartphone-Vorsatz, mit dem der Fotograf das Model umrundet. Die Datei wird per Datentransfer zur 3D-Ausgabe zu einem Dienstleister übermittelt, der die Figuren realitätsgetreu und maßstabsgerecht aus Polymergips ausdruckt und nachträglich mit Klarlack veredelt. Je nach Größe bewegen sich die Preise für so eine Figur zwischen rund 80 und 350 Euro. Im letzten Jahr waren 3D-Selfies von den Teilnehmern beim New York Marathon eines der begehrtesten „Giveaways", das die Veranstalter in Zusammenarbeit mit dem Sportartikelhersteller asics als Sponsor den Läufern kostenlos angeboten haben.

3D-Druck – Enormes Marktpotential

Doch nicht nur die kommerzielle Nutzung des 3D-Drucks treibt den Markt für diese neue Spezies. Hinter der Technik verbergen sich Möglichkeiten, die ganze Industrien verändern werden. Marktforscher sagen dem Markt für 3D-Drucker sowohl im privaten als auch im kommerziellen Bereich attraktive Wachstumsraten voraus. „In den USA wurden im letzten Jahr etwa 100.000 Printer für den 3D-Druck verkauft", so Christoph Thomas weiter. „Bis 2017 sollen es mindestens dreimal so viele pro Jahr sein." Dabei kannte nach den Ergebnissen der von Christoph Thomas zitierten Studie nicht einmal die Hälfte der Befragten die unendlichen Möglichkeiten des 3D-Drucks. Welchen Stellenwert diese Technik in unseren europäischen Nachbarländern einnimmt, zeigt die Reaktion der britischen Schulbehörden. Dort wird seit Herbst letzten Jahres den Schulen der Einsatz von 3D-Druckern im Unterricht empfohlen. Seit diesem Zeitpunkt werden dort auch Schüler mit einem speziellen Programmier-Technologieunterricht auf das Berufsleben vorbereitet.

Auch in Deutschland hält – wenn auch noch langsam – der 3D-Druck im Technik- und Kunstunterricht Unterricht Einzug. In der Schweiz hat innerhalb eines 3D-Druckprojekts eine Schulklasse eine ganze Modellstadt mit dem 3D-Drucker erstellt. Der 3D-Drucker ist als Bildungstool auch wegen der Komplexität seiner Nutzung so wichtig. So lernen Schüler Herstellungsprozesse von der ersten Idee bis zum fertigen Entwurf und deren dreidimensionale Umsetzung über Spezialsoftware und 3D-Printer in fertige Produkte kennen.

In München bietet der gemeinnützige Verein FabLab regelmäßig Kurse für Kinder und Erwachsene im 3D-Printing an. Dort lernen zum Beispiel bereits Kinder ab 8 Jahren, mit dem Programm 123D-Design eigene Objekte zu entwerfen. Die selbst gestalteten Objekte können die Kursteilnehmer anschließend selbstverständlich mit nach Hause nehmen. FabLabs gibt es auf der ganzen Welt mit unterschiedlichen Organisationsformen und Zielen. Das Münchner Institut mit einem Schwerpunkt auf 3D-Design und -Druck wird u.a. vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt. Marktexperten gehen davon aus, dass 3D-Drucker schon innerhalb der nächsten drei Jahre in nahezu alle Lebensbereiche vordringen werden.

Den Löwenanteil von etwa 75 Prozent der für die nächsten Jahre vom Marktforschungsunternehmens Gartner prognostizierten 3D-Drucker soll der Verbrauchermarkt einnehmen. Schon heute werden dort Einsteigermodelle in einer Preisklasse von unter 400 Euro angeboten.

Welt des 3D-Drucks – Alles ist möglich

Was es früher nur in Science-Fiction-Filmen gab – nämlich die Herstellung von Ersatzteilen auf interstellaren Weltraumflügen im ‚Replicator' -, gehört heute fast schon zum Alltag des 3D-Drucks. Nicht nur, dass damit einfach Bauteile in Einzelfertigung geklont werden können, sondern sie können auch direkt vor Ort überall auf der Welt ausgedruckt werden. Ob ein spezielles Teil für das Modellflugzeug, ein medizinisches Gelenkimplantat oder eine individuell entworfene Praline, in der Welt des 3D-Drucks wird alles möglich.

Der 3D-Druck hat eine lange Entwicklung durchlaufen, bis er in der Industrie unter der Bezeichnung „additive Manufacturing " die Fertigung von Bauteilen und Prototypen revolutionierte. Obwohl noch immer nur eine Nischenbranche setzt sie inzwischen Milliardenbeträge um. Die Vielfalt der Druckmaterialien reicht vom hoch widerstandsfähigen Titan bis hin zu menschlichem Gewebe. 3D-Druckverfahren werden beispielsweise industriell bereits zur Herstellung von LEDs, Transistoren oder Batterien eingesetzt. Auch die Entwicklung der Hard-und Software schreitet rapide voran. Die Drucker arbeiten schneller und präziser. Zudem können sie heute auch sehr viel größere Objekte herstellen als noch vor wenigen Jahren. Die Vorteile, die der 3D-Druck für Forschung und Entwicklung mit sich bringt, zahlen sich in kürzeren Entwicklungszeiten, geringeren Werkzeugkosten und einfacheren Produktionsprozessen aus. In der Weltraumforschung hofft man, nach ersten Experimenten mit dem Ausdruck von Werkzeugen auf der Internationalen Raumstation, damit Ersatzteile und Werkzeuge ‚on Demand' auf interstellaren Flügen herstellen zu können. Ein anderer wirtschaftlicher Aspekt des 3D-Drucks ist die Materialersparnis, die dieses additive Verfahren gegenüber subtraktiven mit sich bringt. Der Grund: Der Materialauftrag erfolgt nur an der Stelle, wo er auch benötigt wird. Abfälle gibt es daher kaum.

Nicht nur im Prototyping, wo der 3D-Druck die Herstellung von Werkzeugen erspart, auch in der Endfertigung kommt das additive Manufacturing mehr und mehr zum Einsatz. Einem Bericht der Unternehmensberatung McKinsey zufolge soll der Flugzeug-Konzern Boeing bereits über 200 Bauteile seiner Produkte im 3D-Druck herstellen. McKinsey sieht im „additiven Manufacturing" auch eine Chance für Newcomer, die innovative Produkte so schneller und kostengünstiger auf den Markt bringen und so einfacher mit etablierten Unternehmen in den Wettbewerb treten können. Da sich auf diesem Wege relativ einfach aber auch Feuerwaffen herstellen lassen, birgt der Siegeszug des 3D-Drucks aber auch ethische und rechtliche Probleme. Aber auch hier gilt: Nicht der technische Fortschritt ist bedrohlich, sondern die Art und Weise wie er von der Gesellschaft genutzt wird.

In den nächsten Jahren und Jahrzehnten werden sicher aus der Imagingbranche viele innovative Ideen und Produkte kommen, die das Thema 3D zu einem Wachstumstreiber werden lassen – sei es in den Bereichen Design, Wissenschaft oder im künstlerischen Bereich. Die photokina 2016, als die Trend- und Innovationsmesse der Imagingbranche, da ist sich Christoph Thomas sicher, wird den Messebesuchern einen tiefen Einblick in diesen an Bedeutung gewinnenden Geschäftsbereich geben.

(piv)

 
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