Drucken in drei Dimensionen

Bis vor kurzem war ein Praktikant im Bereich „3D-Modelling“ bei uns. Wenn man den Gedanken vom virtuellen 3D-Modell zum haptischen Modell weiterspinnt, liegt die Idee nahe, das Ganze ähnlich wie Bildmaterial zu nutzen - also beim Drucken! 3D-Druck ist nicht mehr wirklich neu, aber die Entwicklung inzwischen weit genug fortgeschritten, um für einen annehmbaren Preis ordentliche Ergebnisse zu liefern. Wir geben Ihnen eine kleine Übersicht über Materialien, Einsatzmöglichkeiten und Nutzen:

Technik

Das Druckmaterial (dazu später mehr) wird erhitzt und schichtweise zum gewünschten Objekt zusammengefügt. Entscheidend ist die Art des Druckmaterials: Bei Metallen wird selektives Laserschmelzen eingesetzt. Dabei wird das in Pulverform vorliegende Material Schicht für Schicht so erhitzt, dass es kurzfristig schmilzt und sich wieder verfestigt. Ähnlich wird auch mit verschiedenen Polymeren und Keramik verfahren. Das derzeit wichtigste und populärste Verfahren ist das Polyjet-Modeling, eine Schmelzschichtung, bei der Kunststoffe und Kunstharze auf Temperaturen von 180 - 250°C erhitzt werden. Das geschmolzene Material wird dann in zweidimensionalen, horizontalen Schichten aufgebracht. Die Qualität des Drucks hängt hier ganz entscheidend von der Qualität des Druckers, also der Präzision bzw. der Feinheit der Düsen, der Drucksoftware etc. ab. Hier gibt es für Tüftler neben dem eigentlichen 3D-Modell eine Vielzahl an Möglichkeiten, das Druckergebnis erheblich zu verbessern – oder das Gegenteil zu bewirken…

Materialien

Genug der Grundlagen: Womit kann man denn überhaupt drucken? Wie bereits angemerkt, geht bis hin zu Metall fast alles. Das meistverwendete Material sind sogenannte Filamente, also lange Polymer-, also Kunststoffstränge. Auch sie gibt es in verschiedenen Ausführungen: Vom ABS Filament, der formstabil und witterungsbeständig ist, vergleichbar dem Legostein, auf den jeder schon mal getreten ist, bis hin zu PLA-Filamenten auf der Basis von Maisstärke. Er ist der umweltfreundlichste Filament-Druckstoff, aufgrund seiner Materialeigenschaften aber nicht so leicht nutzbar. Weitere Materialien sind Resin (ein schnell härtendes Gießharz), Wachs, Metalle, Keramik und Papier. Jedes mit eigenen Vor- und Nachteilen, jedes mit eigenem Anwendungsgebiet.

Anwendungsfelder

Dem 3D-Druck sind fast keine Grenzen gesetzt. Im professionellen Bereich schwören Planungsbüros, Ingenieure, Produktdesigner und Architekten bereits seit einiger Zeit auf die Möglichkeiten des dreidimensionalen Drucks. Dank sinkender Preise, größerer Vielfalt an Druckern und steigender Qualität entdecken auch qualitätsbewusste Modellbauer und andere Hobbyanwender die Möglichkeiten für sich. Zielgruppen, die entweder schon investiert haben oder zumindest eine Investition geplant haben. Auch die Medizin forscht intensiv an und mit den Möglichkeiten des Druckverfahrens. Zwar nicht mit Mitteln oder Materialien, wie „Otto Normal-Verbraucher“ sie nutzt, dafür kostet der „normale“ Drucker auch nur ein Bruchteil dessen, was die Forschung für ein entsprechendes Gerät investiert. Mit diesen Druckern werden jetzt schon individuelle Prothesen hergestellt - und in unbestimmter Zukunft auch menschliche Organe.

Kosten

Hier sind genaue Aussagen schwierig. Betrachten wir die Bandbreite bei Filamentdruckern, ist der günstigste Einstieg in die Welt des 3D-Drucks der Eigenbau. Hier gibt es diverse „Do-it-Yourself“-Bausätze zwischen 200 und 1000 €. Ein gewisses handwerkliches Geschick vorausgesetzt, kann man je nach Bausatz in 5 - 20 Stunden einen einsatzfähigen Drucker bauen. Wer weder Zeit noch handwerkliche Fähigkeiten hat oder einfach auf Nummer sicher gehen und direkt loslegen will, kann sich auch einen „fertigen“ 3D-Drucker kaufen, wie früher einen Tintenstrahl-Drucker. Einstecken, Software zum Laufen kriegen, und los geht’s! Hier gestalten sich die Preise etwas anders. Für knapp unter 500 € erhält der interessierte Einsteiger schon ein empfehlenswertes Gerät, den Flashforge Finder. Professioneller wird es an der Obergrenze dessen, was sich ein Privatanwender oder eine kleine Agentur leisten kann und will. Hier gibt es den Ultimaker 3 mit ca. 3600 €. Er hat ein 2-Düsen-System, mit dem auch komplexere Objekte gedruckt werden können. Dabei ist eines der Materialien wasserlöslich und nur als „Stützstruktur“ gedacht. Wie das genau funktioniert, zeigt das Video des Ultimaker 3

Natürlich ist das noch nicht das Ende der Fahnenstange: Außerhalb des Consumer-Bereichs bewegen wir uns ganz schnell im Zehn- bis Hunderttausender-Bereich. Das ist dann aber ein Thema für den nächsten Blog!

Und KontrastPlus?

Kann KontrastPlus diese Technologie nutzen? Wenn ja, wofür? Lohnt sich das für eine Agentur dieser Größe? Hier haben wir das Henne-/Ei-Thema. Wir könnten beispielsweise für den einen oder anderen Kunden Prototypen seiner Displays als Miniatur drucken, um die Gesamtwirkung und die Idee, wie alles zusammenpassen soll, zu verdeutlichen. Viele Produkte sind zum Zeitpunkt des Verpackungsdesigns noch nicht fertig. Mit einem 3D Drucker könnte man aber ohne weiteres einen Prototypen des Produkts drucken und die Verpackung genau daran anpassen. Auch individualisierte Werbegeschenke wären möglich. Der 3D-Drucker ist hier ähnlich dem Digitaldruck schon ab Auflage 1 für den Kunden da. Ob es dann noch 10 weitere Drucke werden - der Preis bleibt derselbe. Auch im Messebau gibt es Einsatzmöglichkeiten für 3D-Drucker. So kann der Kunde seinen Messestand schon vor dem ersten realen Aufbau von allen Seiten betrachten und Änderungswünsche anmelden, für die es sonst vielleicht zu spät wäre. Mit der fortschreitenden Entwicklung der Geräte werden auch die Möglichkeiten und Ideen weiter wachsen. Bis dahin beobachten wir für Sie weiter die spannenden Entwicklungen im Bereich des dreidimensionalen Drucks.

Erstellt am 19. Juli 2017.