Welche Neu- und Weiterentwicklungen wird es in der additiven Fertigung geben?

Während der letzten Jahre hat sich die additive Fertigung stetig weiterentwickelt. Während die Möglichkeiten mit dem Einsatz des 3D-Druckes zu Beginn noch sehr begrenzt und teuer waren, sind die Einsatzmöglichkeiten, Materialien und Techniken in den letzten Jahren immer vielfältiger geworden, während die Preise für Drucker und Material deutlich gesunken sind.

Hätten Sie das gedacht, als die Stereolithografie in den 1980er Jahren entwickelt wurde? Die unterschiedlichen Technologien, die aus dem damals völlig neuen Verfahren entstehen würden? Dass irgendwann kleinste Komponenten für die Medizintechnik genauso gedruckt werden können wie ganze Häuser? Und die Entwicklung geht stetig weiter.

In einem interessanten Artikel habe ich die folgenden 6 Entwicklungen gefunden, die im 3D-Druck in den nächsten Jahren sehr wahrscheinlich sind. In allen dieser Bereiche sind bereits die ersten Schritte gemacht, so dass es keine Frage mehr ist, ob diese Weiterentwicklungen kommen, sondern nur noch wann.

1. Ersatzteile werden den Produktlebenszyklus verändern

Der 3D-Druck hat ein großes Potenzial als Quelle für Ersatzteile. Es ist sowohl für Hersteller als auch Serviceunternehmen und Kunden ein großer Vorteil, wenn Ersatzteile in 3D-Druckverfahren hergestellt werden können: Zeit, Lagerkapazitäten und Transporte werden vermindert. Aber: für einen fehlerfreien Ablauf im 3D-Druck und haltbaren Komponenten müssen die Daten in entsprechender Form bereitgestellt werden. Für additiv gefertigte Teile gelten, je nach Herstellungsverfahren und Material, unterschiedliche Konstruktionsvorgaben. Dies kann Wandstärken, Lückengrößen und auch die Gesamtgröße des Bauteils betreffen. So werden die Teile, die im Verlauf des Produktlebenszyklus additiv gefertigt werden sollen, die Konstruktion von Beginn an beeinflussen.

2. Mehr organische Designs

Die meisten Designer und Entwickler halten sich zurück, die geometrischen Möglichkeiten der additiven Fertigung voll auszuschöpfen. Einerseits fehlen die Möglichkeiten, Teile auf wesentliche Strukturen zu begrenzen, wie Möglichkeiten zur Topologieoptimierung der Komponenten. Durch dieses Verfahren können lasttragende Strukturen identifiziert werden, um ein Bauteil gezielt auszulegen. Andererseits sind Verbraucher oft skeptisch, wenn vormals einfache geometrische Bauteile plötzlich aussehen wie eine Mischung aus Tiefseeorganismus und Alien-Raumschiff. Die Vorteile dieser Art der Entwicklung liegen aber auf der Hand: Gleiche oder bessere Haltbarkeit bei gleichzeitig geringerem Materialeinsatz.

3. Neue Fertigungsunternehmen

Der Einsatz von additiven Fertigungsmethoden erfordert ein anderes Knowhow als konventionell gefertigte Bauteile. Gerade im Bereich der Metalldruckverfahren: Aus Metall gedruckte Teile sind in der Konstruktion und Fertigung anders. Die Vorgehensweisen müssen von den Mitarbeitern erlernt werden. So werden sich spezialisierte Unternehmen entwickeln, die über das Personal und die Ausrüstung verfügen, um die Bauteile im 3D-Druckverfahren zu fertigen.

4. Bewusster Materialeinsatz

Durch die neuartige Konstruktion der additiv gefertigten Bauteile wird Material gezielt eingesetzt. Die hergestellten Teile sind dadurch nicht nur leichter, es wird auch kein Material an Stellen vergeudet, an denen es nicht notwendig ist. Zusätzlich ergeben sich Möglichkeiten zur Nutzung unterschiedlicher Materialien in einem Bauteil, um gezielt Bereiche zu verstärken. Innovative Designs und die effiziente Verwendung hochwertiger Materialien sind die Folge. Ein weiterer Punkt ist die Möglichkeit zur Verwendung nachhaltiger biobasierten oder recycelter Materialien.

5. Mehr Einfluss für Entwickler und Erfinder im Produktionsprozess

Es gibt derzeit eine harte Grenze zwischen Produktentwicklung und Fertigung, bei der Design und Ideenfindung aufhören müssen. Um die Fertigung durch Spritzguss, maschinelle Bearbeitung oder eine andere konventionelle Methode zu ermöglichen, werden Spezialisten benötigt, die sich mit den Fertigungsverfahren auskennen. Bei der additiven Fertigung ist es anders: durch die höhere Geschwindigkeit und die fehlende Notwendigkeit für spezielle Werkzeuge können Änderungen im Design auch noch während der Produktion erfolgen. Erfinder und Entwickler können stärker am Produktionsprozess beteiligt werden, um das Endprodukt stetig zu verbessern.

6. Neue Arten von additiven Fertigungsverfahren

Fast wöchentlich werden in Newslettern und Pressemitteilungen der 3D-Drucker-Hersteller neue Verfahren, Geräte und Materialien angekündigt. Aus der Stereolithografie der 1980er Jahre hat sich eine Vielzahl an Möglichkeiten entwickelt. Unterschiedlichste Materialien werden in der additiven Fertigung verarbeitet: Kunststoffe, teils mit Faserverstärkung, Metalle, Wachs, Harze, Beton, bis hin zu Schokolade. Die Verfahren werden ständig weiterentwickelt, um schneller optimale Ergebnisse mit den entsprechenden Materialien zu erzielen. Die Drucker für große Bauteile werden größer, oder deutlich kleiner, um mobil eingesetzt zu werden. 3D-Druckverfahren, die sich erst in der Entwicklung befinden oder vielleicht noch gar nicht existieren, könnten sich als der nächste wichtige Fortschritt erweisen.