Obwohl es den 3D-Druck schon seit über 30 Jahren gibt, hat diese Technik in den Augen der breiten Öffentlichkeit etwas Futuristisches und Faszinierendes an sich. Auch heute noch entwickelt sich dieser Bereich dank spezialisierter Unternehmen und einer Gemeinschaft von Enthusiasten ständig weiter. Wir werfen einen Blick auf die Geschichte der 3D-Technologie von ihren Anfängen bis heute.
Die Geburt des 3D-Drucks
Die verrückte Idee, einen Weg zu finden, Objekte mithilfe eines Druckers zu erstellen und zu vervielfältigen, ist nicht neu. Bereits 1972 hatte Hergé einen dreidimensionalen Fotokopierer erdacht. Mit ihm konnten Gegenstände und Kunstwerke identisch vervielfältigt werden. Eine Idee, die letztendlich gar nicht so abwegig war!
Bereits 1984 wurde das allererste Patent auf die "additive Fertigung" von drei Franzosen angemeldet: Jean-Claude André, Olivier de Witte und Alain le Méhauté für das Unternehmen CILAS ALCATEL. Kikeriki!
Die Geschichte wird sich jedoch an den Namen des Amerikaners Chuck Hull erinnern, der einige Wochen später die Technik der Stereolithografie (SLA für StereoLithography Apparatus) patentierte. Dieses Patent war der Namensgeber für die Erweiterung der .stl-Druckdatei des Riesen 3D Systems. Es sei darauf hingewiesen, dass der Ingenieur Chuck Hull kein Laie ist: Er ist der Urheber von rund 60 Patenten im Bereich der schnellen Prototypenherstellung.
1987 wurde das Verfahren des selektiven Lasersinterns (oder SLS - Sintering Laser System) von der Firma DTM corp. erfunden. Bei diesem neuen additiven Fertigungsverfahren wird ein Objekt Schicht für Schicht aus Polymerpulvern durch Lasersintern hergestellt. Die schnelle Herstellung von Prototypen wird zur kommerziellen Realität!
1988 brachte das amerikanische Unternehmen Stratasys eine neue Technologie auf den Markt, die ebenfalls auf der Ablagerung von Schichten beruhte. Es handelt sich dabei um das FDM-Verfahren(Fused Deposition Modeling ). Diese Technik wird auch heute noch bei Druckern für den Hausgebrauch verwendet.
Ab 1995 erreichte der 3D-Druck mit dem DMLS(Direct Metal Laser Sintering) eine neue Stufe. Diese Technologie entspricht dem bereits bekannten Verfahren des selektiven Lasersinterns, diesmal jedoch auf der Basis von Metallpulvern mit einem sehr starken Laser.
Die 2000er Jahre oder der große Innovationsboom
Im Jahr 2005 brachte die ZCorporation den ersten Farbdrucker auf den Markt. Ähnlich wie bei einem 2D-Vierfarbdrucker wird in der Höhe in aufeinanderfolgenden Schichten mit einem mineralähnlichen Material gedruckt, das durch ein Klebstoffbindemittel aggregiert wird.
2005 war auch dasGeburtsjahr von 3D Prod, zu einer Zeit, als der Markt für professionellen 3D-Druck noch in den Kinderschuhen steckte. Das Unternehmen positionierte sich zunächst auf dem Gebiet des Pulver-Lasersinterns, das damals eine interessante Flexibilität im Rahmen einer Unternehmensgründung bot: Mit einer einzigen Anlage konnte man sowohl Kunststoff- als auch Metallteile herstellen. Seitdem hat sie ihre Kapazitäten und das Spektrum der angebotenen Technologien erweitert.
Der "Open-Source"-3D-Druck nimmt 2006 mit Dr. Adrian Browyer (Professor für Maschinenbau an derUniversität Bath in Großbritannien) und seinem RepRap-Projekt eine exklusive Wende. Die Idee, die diesem Projekt zugrunde liegt, ist, dass man einen 3D-Drucker mit Schmelzdrahtabscheidungstechnologie selbst bauen kann. Dies ist der Beginn der DIY-Bewegung.
10 Jahre später bringt das Unternehmen Carbon3D eine neue, revolutionäre Technologie auf den Markt: CLIP. Sie ermöglicht es, die Geschwindigkeit beim 3D-Druck um das Siebenfache zu erhöhen. Dies geschieht durch die Verwendung von Harz, Licht und Sauerstoff, um das Objekt auszuhärten:
Nun wollen auch die Giganten des 2D-Drucks ihre Stücke vom Kuchen abhaben. Hewlett Packard (HP) positioniert sich mit der patentierten Multi Jet Fusion-Technologie bei den professionellen 3D-Druckern. HP mischt dabei die Mehrfarbendruck- und Sintertechnologie, was eine Revolution in der Branche darstellt.
Übrigens wird 3D Prod im Jahr 2017 zum Referenzstandort für HP in Frankreich. Sechs Monate lang war das französische Unternehmen der erste und einzige professionelle 3D-Drucker in unserem Land, der die von HP geschaffene Technologie nutzen konnte.
Immer außergewöhnlichere Anwendungsfälle
Sehr schnell nutzen Forscher und Ingenieure die Möglichkeiten, die 3D-Drucker bieten, vor allem im medizinischen Bereich.
1999: Erste Prothese, die einem Menschen implantiert wurde. Es handelte sich um eine Prothese, mit der die Vergrößerung der Blase eines Patienten begleitet werden konnte. Die Anforderungen waren hoch: Es galt, ein "Objekt" zu schaffen, das der Physiognomie eines Patienten angepasst war, und das Risiko von Abstoßungsreaktionen zu vermeiden. Um dies zu erreichen, wurde das Teil mit Zellen des Patienten ummantelt.
Im Jahr 2002 stellten Akademiker des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine Laboratory eine funktionierende Niere nach. Die Niere, die Blut filtern und Urin verdünnen kann, wird in Tiere transplantiert und ebnet den Weg für die Schaffung von Organen und Geweben für medizinische Zwecke.
Doch der Fortschritt bleibt nicht stehen! Im Jahr 2012 wird einer 80-jährigen Frau eine Unterkieferprothese eingesetzt.
Heutzutage ist es möglich, Prothesen für die oberen und unteren Gliedmaßen herzustellen, die an die Morphologie des Patienten angepasst sind. Sie können sogar unendlich oft individuell angepasst werden.
Ab 2010 erschließt der 3D-Druck neue Bereiche. Der ehemalige Präsident Barack Obama hatte es verstanden: Der 3D-Druck ist die "nächste industrielle Revolution". Und er hatte nicht unrecht, denn es ist üblich, den 3D-Druck als vierte industrielle Revolution zu bezeichnen.
Im Jahr 2011 gelingt es Ingenieuren derUniversität Southampton, mit dem SLS innerhalb einer Woche ein unbemanntes Flugzeug(Sulsa) zu bauen. Es hat eine Flügelspannweite von knapp 2 m und wird von einem Elektromotor auf 160 km/h beschleunigt.
Im selben Jahr stellt das Unternehmen Kor Ecologic den Urbee vor. Ein Auto, dessen Karosserie vollständig aus Teilen besteht, die mithilfe von 3D-Druckern gedruckt wurden. Darüber hinaus ist Urbee "eco-friendly".
Im selben Jahr wird es möglich gemacht, Gegenstände aus Gold oder Silber zu drucken. Das Ziel ist es, sich von den Einschränkungen für Profis zu befreien und Schmuck anzubieten, der jedes Mal einzigartiger und personalisierter wird.
Im Jahr darauf tauchte der 3D-Druck von Lebensmitteln auf und sorgte für Aufsehen. Man denke an den 3D-Zuckerdrucker der amerikanischen Firma The Sugar Lab und den ersten 3D-Schokoladendrucker der englischen Firma Choc Edge.
Im Jahr 2014 greift die technologische Entwicklung auch die Immobilienbranche an. Das chinesische Unternehmen Win Su bietet die Herstellung von Häusern im 3D-Druckverfahren zu niedrigen Preisen an.
Was ist mit der Zukunft?
Der 3D-Druck ist eine weitreichende technische und technologische Innovation mit unendlich vielen Anwendungsmöglichkeiten. Im Bereich der industriellen Produktion bietet der 3D-Druck erhebliche Möglichkeiten. Dazu gehören die Verkürzung der Produktionszeit und die Personalisierung von Produkten.
Es wird davon ausgegangen, dass die Nachfrage nach dieser Technologie in den kommenden Jahren stetig steigen wird. Im Jahr 2015 wurde die Studie desGartner Institute die Vermarktung von mehr als 200.000 3D-Druckern mit einem geschätzten Gesamtumsatz von über 1,6 Milliarden US-Dollar voraus. Die Wette ist aufgegangen!
Und es geht weiter! Laut dieser Prognose werden im Jahr 2018 über 3 Millionen Drucker verkauft, was einem geschätzten Umsatz von fast 13,6 Milliarden US-Dollar entspricht.
In Frankreich hatte Emmanuel Macron während seiner Amtszeit als Wirtschaftsminister im Jahr 2015 angekündigt, dass er das industrielle Umfeld Frankreichs "zu einer Industrie der Zukunft" machen wolle. Dies würde durch den massiven Einsatz neuer Technologien wie dem 3D-Druck geschehen. Frankreich hat damit begonnen, diese Aktivität zu demokratisieren. Es blühen zahlreiche Unternehmen, die sich auf die Herstellung von 3D-Druckern spezialisiert haben, sowie kleine Start-ups, die sich der Produktion von Produkten widmen. Dennoch bleibt Frankreich mit dem siebten Platz im Vergleich der 3D-Druckerparks zurück.
