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3-D-Druck revolutioniert die Produktion im Maschinenbau und der Medizintechnik

Auf hundertstel Millimeter genau

Wo Einzelstücke oder kleine Serien gefragt sind, wo herkömmliche Technik zu grob und ungenau arbeitet, da hilft 3-D-Druck weiter. Experten sind sich einig: Er hat alle Merkmale einer technologischen Umwälzung.

05.12.2015
  • HELMUT SCHNEIDER

Ulm. Wer bislang beim Begriff "Drucken" nur an Zeitungen oder an das Gerät dachte, mit dem man Texte und Bilder vom Computer auf Papier bringen kann, muss umdenken. Drucken, genauer: 3-D-Drucken, wird neuerdings als nachgerade revolutionäre Art der Produktion gehandelt. Schiffschrauben oder Schuhe, alle möglichen Teile aus Metall oder Kunststoff kann man drucken. Der italienische Hersteller Barilla experimentiert gar mit der individuell gedruckten Einzel-Nudel. Es scheint, als gäbe es nichts, was sich nicht 3-D(imensional) drucken ließe.

Die Firma Voxeljet aus Augsburg zählt zu den Pionieren. Mit vier Mitarbeitern startete die Firma vor 16 Jahren, heute ist sie an der Börse notiert, beschäftigt mehr als 200 Mitarbeiter und unterhält Niederlassungen rund um den Globus. Voxeljet stellt 3 D-Anlagen für den industriellen Einsatz her, von handlichen bis zu solchen, die größer sind als ein stattliches Gartenhaus. Auf diesen Anlagen werden Formen oder Modelle für den Metallguss hergestellt, aber auch Designmuster sowie Kunst- und Architekturteile.

Doch die Anwendungsgebiete des 3-D-Drucks gehen heute weit über solch relativ homogene Materialien hinaus. Längst kann man sich 3-D-Druckgeräte auch als Privatmensch ins Haus holen, um damit ein Zahnrad oder ein kaputtes Teil der Fernbedienung zu ersetzen. Wer das lieber den Profi machen lassen möchte - es gibt natürlich Firmen, die diese Nische bereits besetzt haben. Und dann sind da noch die Modellbauer, die ihre eigene Lokomotive designen und drucken.

Wirtschaftlich bedeutend ist allerdings der industrielle Einsatz. Und der ist nicht gering. Nach einer aktuellen Studie der Managementberatung Bain& Company werden sich die weltweiten Umsätze rund um die neue Technologie im kommenden Jahr um 30 Prozent auf 6,5 Mrd. EUR und im Folgejahr nochmals um 30 Prozent auf 11,6 Mrd. EUR erhöhen. Tenor der Studie: Der 3D-Druck hat sich aus der Nische des fortgeschrittenen Experiments an die Schwelle der Massenfertigung vorgearbeitet.

Das Unternehmen Festo aus Esslingen, Spezialist für industrielle Automatisierung, arbeitet schon viele Jahre mit der neuen Technologie. Die Teileproduktion aus dem 3D-Drucker wird stetig gesteigert, in diesem Jahr werden es 40 000 Stück sein. Festo fertigt zum Beispiel roboterartige Greifarme an. Der Vorteil des 3-D-Drucks - Abbilden des Originals - kommt dabei voll zum Tragen. Nur so konnte ein solch komplexes Teil voll funktionsfähig hergestellt werden. Festos 3D-Greifer ist zudem 80 Prozent leichter als die herkömmliche Alternative aus Metall.

Beim Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) steht der 3-D-Druck ganz weit oben auf der Agenda. Rainer Gebhardt, der Experte, sagt zur SÜDWEST PRESSE: "Das sind keine Visionen, das alles hat ein riesiges Potenzial." Gerade die Maschinenbauer, die Werkzeuge zur anschließenden Massenproduktion herstellen, sind von der innovativen Technologie in besonderem Maße betroffen. Überall dort, wo die Produkte individueller sein müssen (eine Massenfertigung mittels Werkzeug also zu teuer wäre) bringe der 3-D-Druck die Lösung - "und auch dort, wo es um feinste Strukturen geht, um kleinste Kanäle und wo man bisher nicht hinkommt", ergänzt Gebhardt.

Er nennt aus dem Stand nur zwei von vielen Unternehmen aus Baden-Württemberg, für die der 3-D-Druck unverzichtbar ist. Mapal aus Aalen, ein Zulieferer der Automobil- und Luftfahrtindustrie, ist ein führender Anbieter von Präzisionswerkzeugen für die Zerspanung fast aller Werkstoffe. 4500 Mitarbeiter beschäftigt die Firma, in 44 Ländern ist sie vertreten. Schunk aus Lauffen am Neckar beschäftigt 2500 Mitarbeiter und ist in 50 Ländern vertreten - als weltweiter Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme. Das Familienunternehmen sieht sich selber als " gefragter Technologieführer und Global Player in einem".

3-D-Druck statt Drehen, Fräsen, Bohren: Die Metall- oder Kunststoffteile, die damit erzeugt werden können, müssen nicht aus einem einzigen Material sein. Schon jetzt sind einfachere Verbundlösungen machbar, das entsprechende Pulver wird aus verschiedenen Düsen aufgetragen und per Laser verschmolzen. Auch "hohe Dichten im Material sind damit möglich", sagt Gebhardt. Weitergehende Verbundmaterialien sind noch nicht drin, "aber daran arbeiten wir". Und an der vierten Dimension. Davon sprechen Ingenieure, wenn das dreidimensionale Produkt sich auch noch wie gewünscht verformt oder seine Temperatur ändert. Der Laie hört s und versteht nicht mehr viel.

Einfacher nachvollziehbar ist die Produktwelt der Medizin. Hier gibt es wenig von der Strange. Zahnkronen etwa müssen maßgeschneidert hergestellt werden - 90 Prozent stammen nach Schätzungen heute schon aus dem dreidimensionalen Druckverfahren. Gelenkimplantate, Komplettprothesen oder künstliche Stents für Luftröhren: Der 3-D-Druck macht es auf den Hundertstel Millimeter passgenau.

Die Entwicklung steht erst am Anfang. Die US-Zulassungsbehörde gab unlängst das erste Medikament frei, das aus dem 3-D-Drucker hergestellt wurde. Ärzte bereiten sich schon an einem "gedruckten" Modell auf eine Herzoperation vor. Technikfreaks schwärmen, dass bald auch menschliche Organe aus dem 3-D-Drucker kommen. Doch davon ist man noch weit entfernt, auch wenn es bereits gelungen ist, kleine Gewebestücke herzustellen.

Das zeigt andererseits, wohin die Träume jetzt und die Wirklichkeit vielleicht später gehen könnte. VDMA-Experte Rainer Gebhardt bringt die Sache auf den Punkt: "Der aktuelle Hype weckt kaum erfüllbare Erwartungen. Und zugleich haben wir in vielen Bereichen noch gar nicht begriffen, wozu die Verfahren in der Lage sein werden." Genau das ist es, was technische Revolutionen auszeichnet.

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05.12.2015, 08:30 Uhr
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