3D-Druck: Hype, Übertreibung und Realität

Sofern Sie die letzten zwei Jahre nicht in einer Höhle verbracht haben, haben Sie den unglaublichen Hype rund um den 3D-Druck sicher miterlebt.

Die Meinungen sind geteilt: Die einen denken, er wird die nächste industrielle Revolution auslösen, die anderen halten ihn für eine weitere Technologieblase. Wir kennen das aus längeren Kriegszeiten (man denke nur an die Radar- und GPS-Technologie), aber scheinbar hat eine Milliarde 3D-Drucker auf Kickstarter denselben Effekt. Dieser Industriezweig ist die reinste Gelddruckmaschine.

In diesem Video sehen Sie den ersten 3D-Drucker, der mit Einzelstrangkomponenten wie Kohlenstoff und Kevlar arbeitet:

Dass eine Technologie, die bereits seit zwei Jahrzehnten existiert, über Nacht derartige Erfolge feiert, ist lustig und ärgerlich zugleich. Die Bewegung hat nämlich Auswirkungen auf diejenigen unter uns, die bereits länger in Konstruktion und technischer Entwicklung tätig sind.

Maschinen, deren Anschaffung häufig finanziell nicht vertretbar war, werden nun in kürzester Zeit bezahlbar. Viele Konstruktionsbüros haben inzwischen einen 3D-Drucker angeschafft. Was früher ab 30.000 US-Dollar aufwärts zu haben war, geht nun bereits für wenige hundert US-Dollar über die Ladentische. Viele Unternehmen, die bislang Prototypenkomponenten extern herstellen ließen, können diese nun selbst im Büro anfertigen.

Diese Verlagerung ist wirklich sehr interessant. Ein 3D-Drucker auf dem Schreibtisch und der Versand von Teilen an einen externen Dienstleister sind zwei Paar Schuhe. Der Durchsatz ist trotz langer Erstellungszeiten höher, sodass Sie schneller Fehler aufspüren und Konzeptiterationen anfertigen können.

Es besteht sogar die Möglichkeit, Komponenten ganz ohne Werkzeuge und Teile direkt herzustellen und sie für jedes Anwendungsszenario, jeden Kunden oder jede Aufgabenstellung individuell anzupassen.

Mit dem 3D-Drucker lassen sich patientenspezifische Prothesen, Spielzeuge für Kinder, die mit einer Online-Spieleplattform verknüpft sind, Bauteile für die Industrie oder auch „Superdaumen“ als Montagehilfen für Arbeiter bei BMW produzieren.

Al_Dean_1Neues Spiel, neue Regeln
Neue Erfahrungen bewirken einen neuen Lernprozess. Zunächst einmal gelten für jede Maschine und jeden Bauprozess eigene Anforderungen und Eigenheiten. Und dann gibt es da die Tatsache, dass die Daten, die Sie „drucken“ möchten, so ideal die Idee auch scheinen mag, möglicherweise einfach nicht gedruckt werden können.

Wenn Sie Teile direkt mit dem 3D-Drucker drucken möchten, gelten die alten Regeln für Design for Manufacturing nicht mehr. In gewisser Weise ist das ein Vorteil. Nun ist komplexe Geometrie unter Umständen viel einfacher zu produzieren, da Probleme wie Schrägenwinkel, Trennlinien oder Fräserzugang keine Rolle mehr spielen.

Doch Tatsache ist, dass für den 3D-Druck genauso viele Regeln gelten wie für jede andere Fertigungsmethode. Es sind eben nur andere Regeln. Sobald Sie die Konstruktion von Teilen für die auf anisotropen Schichten basierenden Konstruktionsmethoden eines Druckers (beispielsweise Fused Deposition Modeling, kurz FDM) beherrschen, müssen Sie für lasergesinterte Teile oder UV-härtbare Harze wieder alles neu lernen.

Laschendicke, Teileausrichtung, Stützstrukturen oder Modellkammerlayout – über all diese Dinge müssen Sie Bescheid wissen. Und anders als bei den traditionellen Fertigungsmethoden sind sie in der Regel kaum oder überhaupt nicht dokumentiert. Viele Ingenieure denken, dass sich diese neuen Regeln nur auf die Konfiguration und den Betrieb der Maschine beziehen. Doch ein großer Teil davon betrifft die Daten, die an das System übergeben werden müssen.

Ihr Produkt soll vielleicht später per Spritzguss hergestellt werden. Aber wenn Sie für den Prototyp mit einer zu geringen Laschendicke arbeiten, besteht bei den meisten 3D-Druckern, insbesondere im Desktop-Bereich, die Gefahr, dass diese Teile nicht effektiv hergestellt werden können.

Bei zugeschärften Kanten oder feinen Elementen müssen Sie sich die Ausrichtung des Teils genau überlegen, um die gewünschte Geometrie zu erzielen und die Nachbearbeitung auf ein Minimum zu reduzieren. Anderenfalls riskieren Sie, dass das Teil nach 12-stündiger Bauzeit einfach zerbricht.

Vielleicht müssen Sie einfach nur Ihre CAD-Datei anpassen, eine Fläche hier und da verschieben, die Laschendickenanalyse durchführen und die Datei noch einmal optimieren. Wie bei der traditionellen Konstruktion sind diese Tools auch beim 3D-Druck unbezahlbar.

Und schließlich kommen Sie auch bei der additiven Fertigung nicht um das alte Problem des Datenexports herum – in diesem Fall den Export an den 3D-Drucker. Natürlich ist und bleibt STL hierfür der Standard. Bei diesem altehrwürdigen Format braucht es zwar viel Hingabe, um die Exporte richtig hinzubekommen – aber es funktioniert.

Die Unterstützung des 3D-Drucks unter Windows 8.1 ist in aller Munde. Doch das ist für Sie wahrscheinlich ebenfalls keine Option. Sie funktioniert nämlich im Prinzip nur für ein einziges Gerät (den Makerbot Replicator 2), und dieses ist stark veraltet. Es gibt zwar einige andere Formate (Additive Manufacturing Format oder AMF), aber diese haben sich noch nicht durchgesetzt.

Also bleibt nur STL. Sobald Sie diese Exportoptionen und die neuen Fertigungsregeln für den 3D-Druck beherrschen, werden Sie bessere Ergebnisse mit Ihrem 3D-Drucker erzielen.

Al_DeanAl Dean ist Chefredakteur der Zeitschrift DEVELOP3D (http://www.develop3d.com). Das Team von DEVELOP3D hat einen Sonderbericht über den 3D-Druck im Profibereich herausgegeben. Dieser steht kostenlos zum Download zur Verfügung.

Dieser Eintrag wurde veröffentlicht in Die Konstruktion neu erfunden und getagged , , , . Bookmarken: Permanent-Link. Trackbacks sind geschlossen, aber sie können Kommentieren.

Einen Kommentar schreiben

Ihre E-Mail wird niemals veröffentlicht oder verteilt. Benötigte Felder sind mit * markiert

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden / Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden / Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden / Ändern )

Google+ Foto

Du kommentierst mit Deinem Google+-Konto. Abmelden / Ändern )

Verbinde mit %s

Du kannst diese HTML Tags und Attribute verwenden: <a href="" title="" rel=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <pre> <q cite=""> <s> <strike> <strong>