Den Grundstein für den 3D-Druck, die sogenannte «additive Fertigung», legte der Amerikaner Scott Crump bereits in den 1980er-Jahren mit einem Patent zum Kunststoffdruck mit Filament – das Prinzip hinter den 3D-Druckern für den Heimbereich.
Unternehmen setzen die Geräte meist dazu ein, um schnell und kostengünstig Prototypen herzustellen oder für kleine Stückzahlen. Der entscheidende Vorteil: keine teuren Werkzeuge oder Formen. Auch wenn neue Werkstoffe wie etwa Metalle die additive Fertigung immer reifer gemacht haben für Serienproduktionen, gibt es bis heute nur wenige «Blockbuster-Produkte» aus dem 3D-Drucker. Eine Ausnahme sind individualisierte Zahnspangen.
Mit dem sogenannten «Aligner» machte die Firma «Invisalign» vor rund 25 Jahren Furore und Milliardenumsätze. Die Idee: Das Gebiss der Kunden wird gescannt und aus den Daten die Korrektur und die Form der Zahnspangen berechnet. Der Vorteil: Die regelmässige, aufwändige manuelle Zahnspangenkorrektur beim Zahnarzt entfällt, weil so eine neue, dem Korrektur-Fortschritt angepasste Zahnspange aus dem 3D-Drucker zur Verfügung steht. Und: Die gedruckten, transparenten Zahnspangen sind optisch viel unauffälliger als ihre drahtigen Vorläufer.
Daten sind der Schlüssel für effiziente additive Fertigung
Das Beispiel der Zahnspangen zeigt, wie additive Produktion aussehen sollte, damit sie wirtschaftlich funktioniert: Ein durchgehend digitaler und automatisierter Ablauf, von der Konstruktion (Scannen eines Gebisses) bis zur Fertigung (3D-Druck).
Oft sei die digitale Kette heute nicht geschlossen, sagt Mirko Meboldt, Professor für Produktentwicklung und Fertigung an der ETH Zürich. Die Fertigung als letztes Glied in der Wertschöpfungskette sei heute mit 3D-Druckern für praktisch alle denkbaren Einsätze möglich. Um sie zu nutzen, müssten wir aber die dazu notwendigen Daten automatisiert mit Algorithmen generieren. Wenn ein Konstrukteur mehrere Tage am Computer manuell ein Bauteil für eine additive Fertigung entwerfe, rechne sich die Technologie nicht.
Dieses datenzentrierte Denken sei ein Paradigmenwechsel, mit dem sich viele Unternehmen schwertun. Oft sind es deshalb Start-ups, die radikale Implementierungen wagen. Ein Beispiel: Bottneuro, ein Spin-off des Instituts für Biomedizinische Technik der Universität Basel. Aus MRI-Patientendaten druckt die Firma personalisierte Therapiehelme, die mit angebrachten Elektroden das Hirn stimulieren und so den Verlauf von Krankheiten wie Alzheimer positiv beeinflussen sollen.
Privatpersonen kaufen vermehrt 3D-Drucker
Weil es nicht trivial ist, ein Objekt am Computer zu entwerfen, stehen – anders als vor einem Jahrzehnt euphorisch prophezeit – 3D-Drucker nicht in jedem zweiten Haushalt herum. Der Onlinehändler Galaxus verkaufte im letzten Jahr eine «hohe vierstellige Anzahl» 3D-Drucker.
Die Drucker sind also kein Massenprodukt, legen aber scheinbar an Beliebtheit zu: Die Kundschaft habe im laufenden Jahr über ein Drittel mehr Geräte gekauft als im Vorjahreszeitraum, so Galaxus. Die Nachfrage nach Zubehör und Filament wachse sogar noch stärker. 3D-Drucker sind also weit verbreitet – wie man sie sinnvoll nutzen kann, wird sich in vielen Bereichen noch zeigen müssen.
