Während der 3D-Druck eine relativ neue Technologie ist, ist seine Geschichte tiefgreifend, vielfältig und interessant – und entwickelt sich natürlich immer noch weiter. Hier werfen wir einen kurzen Blick auf die Ursprünge der Technologie, ihre zunehmende Popularität und Verwendung und was unserer Meinung nach die Zukunft für sie bereithält.
Früher 3D-Druck
Die ersten 3D-Drucker
Der früheste 3D-Drucker entstand 1981, als Dr. Hideo Kodama eine der ersten Rapid-Prototyping-Maschinen erfand, die Teile Schicht für Schicht erstellten, wobei ein Harz verwendet wurde, das durch UV-Licht polymerisiert werden konnte. 1986 wurde das erste Patent für Stereolithographie (SLA) von Chuck Hull eingereicht, der als „Erfinder des 3D-Drucks“ für die Erstellung und Kommerzialisierung sowohl des SLA- als auch des .stl-Formats gilt – dem am häufigsten verwendeten Dateityp für den 3D-Druck.
1988 lizenzierte Carl Deckard, ein Student an der University of Texas, die Technologie des selektiven Lasersinterns (SLS) – eine andere Art des 3D-Drucks, bei der pulverförmiges Material mit einem Laser zu festen Strukturen gesintert wird. Kurz darauf, im Jahr 1989, patentierte Scott Crump das Fused Deposition Modeling (FDM) – auch bekannt als Fused Filament Fabrication (FFF) – und gründete Stratasys, bis heute einer der Hauptakteure in der 3D-Druckindustrie. Im selben Jahr brachte Hulls Unternehmen 3D Systems Corporation den SLA-1 3D-Drucker auf den Markt.
Die 1990er – und das Wachstum der 3D-Druckindustrie
In den 1990er Jahren erlebte die frühe 3D-Druckindustrie ein großes Wachstum, da neue Unternehmen gegründet und neue additive Fertigungstechnologien erforscht wurden. Der erste SLS-Drucker kam jedoch erst 2006 auf den Markt.
Das RepRap-Projekt
2005 erwies sich dank des Aufstiegs einer Open-Source-Initiative namens RepRap Project, die von Dr. Adrian Bowyer gegründet wurde, als wegweisendes Jahr für die 3D-Drucktechnologie.
Das ursprüngliche Ziel des Projekts war es, die additive Fertigung, beginnend mit FDM/FFF, als eine kostengünstige Technologie zu überdenken, die sich selbst replizieren kann. Das Ergebnis war ein 3D-Drucker namens RepRap, der von diesem Zeitpunkt an zu einer Inspiration für praktisch jeden erfolgreichen Low-Cost-3D-Drucker wurde.
Der RepRap 3D-Drucker besteht aus vielen Kunststoffteilen, die vom RepRap selbst bedruckt werden können. Dies bedeutet, dass jeder Besitzer eines RepRap einen anderen 3D-Drucker – daher „selbstreplizierend“ – zusammen mit anderen Teilen, Werkzeugen oder Designs drucken kann.
Die 2000er – Open Source öffnet Türen
Da es sich um Open Source handelt, wodurch die 3D-Drucktechnologie praktisch jedem mit einem Computer zugänglich gemacht wird, wurde der RepRap 2017 von 3Dprint.com zum „bedeutendsten 3D-gedruckten Ding“ Nummer eins gekürt.
Der Erfolg des RepRap-Projekts war ein Katalysator für den Aufstieg kommerzieller 3D-Drucker. Viele der in den 1980er Jahren eingereichten Patente in Bezug auf FDM wurden 2006 ebenfalls gemeinfrei. Dies führte zu einem noch größeren Aufschwung von 3D-Druckherstellern auf dem Markt – ein bemerkenswertes Beispiel ist Makerbot, das 2009 gegründet wurde. Makerbot war eine große Kraft dahinter den 3D-Druck in den Mainstream-Markt zu bringen und die Tür sowohl für professionelle als auch für Amateuranwender oder „Macher“ zu öffnen. Das Unternehmen verkaufte Open-Source-DIY-Kits, mit denen Kunden ihre eigenen 3D-Drucker bauen konnten. Sein Online-Dateispeicher Thingiverse beherbergt auch Hunderttausende von kostenlosen und kostenpflichtigen herunterladbaren 3D-Druckdateien. Die Seite wurde bald zur weltweit größten Online-Community für 3D-Druck.
3D-Druck heute
Seit dem Aufkommen kommerzieller 3D-Drucker hat sich die Landschaft der Branche ziemlich drastisch verändert. Jetzt werden 3D-Drucker – sowohl Desktop- als auch andere – in Branchen und Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Architektur, Fertigung, Automobil, Gesundheitswesen, Bauwesen – und natürlich vielen mehr eingesetzt.
Beispiele für modernen 3D-Druck
2018 druckte die Internationale Raumstation beispielsweise das erste Werkzeug im Weltraum mit einem Low-Gravity-3D-Drucker. Dadurch konnten die Arbeiter viel schneller auf die Werkzeuge zugreifen, die sie für die Wartung benötigten, anstatt darauf zu warten, dass sie von der Erde geliefert werden.
Die 3D-Drucktechnologie ermöglicht es Unternehmen wie der Gerhard Schubert GmbH auch, ihre Arbeitsweise zu verändern und „digitale Lager“ von Teilen und Werkzeugen zu erstellen, die sowohl von Fertigungsunternehmen selbst als auch von ihren Kunden nach Bedarf gedruckt werden können.
3D-Druckmaterialien von heute
Darüber hinaus können Hersteller auf einen ständig wachsenden Bestand an 3D-Druckmaterialien zurückgreifen, die die Herstellung von Teilen ermöglichen, die hitze- und chemikalienbeständig, flammhemmend, ESD-sicher und aus Metall, Kohlefaser, Glasfaser, und mehr. 2015 brachte das schwedische Unternehmen Cellink „Bio-Tinte“ auf den Markt, ein auf Algen basierendes Material, das zum Drucken von biologischem Gewebe – und möglicherweise menschlichen Organen – verwendet werden kann. Dies ist einer von vielen Anwendungsfällen, von denen 3D-Druckunternehmen glauben, dass sie sie nutzen können, um verschiedene Branchen zu revolutionieren. Das bedeutet, dass die Zukunft des 3D-Drucks viel Potenzial birgt – ein Potenzial, auf dessen Realisierung wir uns freuen.
Die Zukunft des 3D-Drucks
Ultimaker wird 2014 in Nordamerika eingeführt
Was genau die Zukunft für den 3D-Druck bereithält, ist ziemlich spekulativ, aber die Akzeptanz von 3D-Druckern für Verbraucher wird sich wahrscheinlich weiter beschleunigen. Dies wird die Art und Weise verändern, wie der Durchschnittsbürger Waren erwirbt und ihm die Herstellungsmittel in die Hand gibt, ob er nun Prototypen, Werkzeuge oder Endverbraucherteile druckt. Die Beschleunigung der Technologie wird auch dazu dienen, die Fertigung insgesamt zu dezentralisieren – Probleme in der Lieferkette zu vermeiden, Transport- und Versandkosten zu senken und sowohl den Zeit- als auch den Geldaufwand für den Erwerb von Waren drastisch zu senken.
Auch die im 3D-Druck verwendeten Materialien werden sich weiter ausdehnen und weiterentwickeln. Der Aufstieg des Metalldrucks zum Beispiel erschließt bereits Anwendungen und Anwendungsfälle, die bisher auf andere Weise als mit traditionellen Herstellungsmethoden als unmöglich angesehen wurden. Die Verwendung von Metall im 3D-Druck wird potenziell dazu führen, dass Unternehmen 3D-Drucker für die Serienproduktion von Metallteilen einsetzen – und zwar schneller und billiger als je zuvor.
3D-Druck nach (zukünftigen) Zahlen
Andere Vorhersagen konzentrieren sich auf breitere Anwendungen des 3D-Drucks. Im Jahr 2020 wurden 3D-gedruckte Formen und Werkzeuge auf 5,2 Milliarden US-Dollar geschätzt – eine Zahl, die bis 2030 voraussichtlich auf 21 Milliarden US-Dollar ansteigen wird. Endverbraucherteile werden derweil bis zum selben Jahr um das Siebenfache auf 19 Milliarden US-Dollar an Wert gewinnen . Ein solches Wachstum würde eine noch weitere Transformation der Fertigungsindustrie bedeuten, wobei Unternehmen sich zunehmend der Inhouse-Fertigung statt dem Outsourcing zuwenden würden.
