24.08.2020

3D-Druck: Wofür er künftig eingesetzt wird

Den Begriff 3D-Druck bringen viele Menschen vor allem mit der Herstellung von Objekten im privaten Rahmen in Verbindung.

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3D-Druck

Den Begriff 3D-Druck bringen viele Menschen vor allem mit der Herstellung von Objekten im privaten Rahmen in Verbindung. Besitzer von 3D-Druckern nutzen das Gerät beispielsweise dafür, individuelle Spielfiguren herzustellen. Doch damit sind die Nutzungsmöglichkeiten vom dreidimensionalen Druck noch längst nicht erschöpft. Vielmehr hat die Methode zahlreichen Industriezweigen enorme Erleichterungen verschafft. So können Designer in kürzester Zeit Prototypen herstellen und ein geplantes Produkt weit vor der Serienfertigung testen. Architekten können ihrerseits per 3D-Druck Modelle der Bauwerke erschaffen, um den Bauherren anschaulich ihre Ideen und Vorstellungen zu demonstrieren. Auch die Produktion von Einzelstücken wird durch den dreidimensionalen Druck erheblich vereinfacht. Statt aufwendige und kostspielige Methoden anzuwenden, genügt es, einen digitalen Bauplan zu erstellen und auf dessen Basis etwa ein Ersatzteil für ein Auto oder ein künstliches Kniegelenk auszudrucken.

Wie funktioniert der 3D-Druck?

Der 3D-Druck folgt einem recht einfachen Prinzip: Der Drucker schichtet ein verflüssigtes Material so auf, dass die gewünschte Form entsteht. Ist es abgekühlt und ausgehärtet, so ist das Objekt bereits fertig. Meist wird thermoplastischer Kunststoff eingesetzt, es ist inzwischen aber auch möglich, mit Metall zu drucken. Die Grösse des Gegenstands, der auf diese Weise gefertigt werden kann, wird lediglich durch die Dimensionen des Druckers eingeschränkt. Daher ist es nicht unbedingt verwunderlich, dass manche Unternehmen den dreidimensionalen Druck dafür einsetzen, Autos oder gar Bauwerke zu schaffen. In beiden Branchen könnte das Fertigungsverfahren in naher Zukunft erhebliche Veränderungen bringen. Denn die Methode spart Zeit und damit vor allem auch Geld.

3D-Druck von Autos

Auf der International Manufacturing Technology Show 2014 in Chicago hatte die Firma Local Motors einen revolutionären Auftritt. Auf einer Bühne im McCormick Place platzierten Mitarbeiter des 2007 gegründeten Unternehmens zu Beginn der Messe einen grossen 3D-Drucker. Dieser war in den nachfolgenden 44 Stunden damit beschäftigt, ein ganzes Auto auszudrucken – den Prototyp vom Strati. Anschliessend dauerte es drei Tage, bis Mechaniker den Elektromotor, die Akkus und weitere Elemente einbauten, die nicht per 3D Druck gefertigt werden konnten. Der Zweisitzer war tatsächlich fahrtüchtig, hatte eine Reichweite von 160 Kilometern und eine Höchstgeschwindigkeit von 64 km/h. Aufgrund von Sicherheitsbedenken erteilte ihm die US-amerikanische Verkehrsbehörde jedoch keine Zulassung für den Strassenverkehr. Nach der Messe schaffte es Local Motors, die Dauer des Druckprozesses auf weniger als 24 Stunden zu drücken. Der Plan des Unternehmens war es, die Fertigung in unter zehn Stunden bewältigen zu wollen und zudem mit der Serienproduktion vom Strati zu beginnen. Bis heute kam es jedoch nicht dazu.

Auch die Firma XEV hatte eigentlich vor, ein elektrisch angetriebenes Auto auf den Markt zu bringen. Seit Jahren arbeitet das italienische Start-up daran, das Fahrzeug zu entwickeln, das ursprünglich die sperrige Bezeichnung LSEV (Low-Speed Electronic Vehicle) trug und mittlerweile auf den Namen Yoyo hört. Optisch erinnert das Auto stark an einen Smart, und das nicht nur aufgrund seiner kompakten Masse von 2,5 mal 1,5 Metern. Der Yoyo fährt maximal 70 km/h schnell und kommt mit vollem Akku bis zu 150 Kilometer weit. Da viele Teile gedruckt werden können, lassen sie sich individuell an die Wünsche der Kunden anpassen. Ob und wann es aber zu einer Markteinführung kommt, ist derzeit nicht bekannt. XEV hat Ende 2019 eine Crowdfunding-Kampagne gestartet, mit der die Firma eine halbe Million Euro einnehmen wollte. Allerdings fanden sich lediglich 70 potentielle Unterstützer, die bereit waren, insgesamt knapp 100.000 Euro in das Projekt zu stecken. Obwohl damit die Finanzierungskampagne gescheitert war, gab XEV Anfang Juni 2020 bekannt, dass rund 30.000 Menschen ein Exemplar vom Yoyo vorbestellt hätten.

3D-Druck von Häusern und Bauwerken

Einer ganz anderen Herausforderung als bei einem Auto stellen sich Unternehmen, die den 3D-Druck zum Errichten von Häusern und anderen Bauwerken einsetzen. Als Material verwenden sie Beton oder eine Materialmischung, in der Beton enthalten ist. Die Maschine, die das Material verteilt, muss sowohl sehr gross als auch beweglich sein, damit die Wände des Hauses bzw. die Teile des Bauwerks eine akzeptable Grösse haben. Besonders gut ist dies bei einem Gebäude gelungen, das im Februar 2020 in Dubai fertiggestellt wurde. Mit einer gesamten Nutzungsfläche von rund 640 Quadratmeter ist es momentan das grösste 3D-gedruckte Haus der Welt. Im Inneren sind Büros für Regierungsbeamte untergebracht. Das zweistöckige Gebäude wurde in gerade einmal 17 Tagen errichtet und war somit erheblich günstiger als Bauwerke, die auf herkömmliche Weise entstanden sind. Daher hat die Stadtregierung von Dubai den ehrgeizigen Plan gefasst, dass im Jahr 2030 der 3D-Druck für ein Viertel aller neu errichteten Häuser verwendet werden soll.

Auch für den Bau von Brücken eignet sich das Prinzip des dreidimensionalen Drucks. Die weltweit erste ausgedruckte Brücke überspannt in der niederländischen Kleinstadt Gemert einen Wassergraben. Verwendet wird sie von Fussgängern und Radfahrern, theoretisch würde sie aber auch das Gewicht mehrerer Fahrzeuge aushalten. Die zuständigen Ingenieure haben die Stabilität des Bauwerks nämlich mit fünf Tonnen getestet. In den Niederlanden befindet sich noch eine weitere Brücke, die Geschichte geschrieben hat. «The Bridge» in Amsterdam ist die erste Stahlbrücke der Welt, die gedruckt wurde. Im Viertel De Wallen verläuft sie auf einer Länge von zwölf Metern über den Kanal Oudezijds Achterburgwal.

Wer demnächst in Amsterdam ist, der kann «The Bridge» einen Besuch abstattet und Erinnerungsfotos von dem historischen Bauwerk machen. Die lassen sich dann auch vorzüglich als ungewöhnliche Grusskarten bestellen und an Freunde und Verwandte schicken.

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