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| 10:02 Uhr

3D Technologie
Professioneller 3-D-Druck in der Industrie

FOTO: pixabay.com
Die Anwendungen der 3-D-Druckindustrie reichen bereits von der Luft- und Raumfahrt bis zum

Gesundheitswesen. Die professionellen 3-D-Drucker basieren je nach Anwendungsgebiet auf einer PolyJet- oder FDM-Technologie, um schneller zu entwickeln und innovativer zu sein.

In einer von der Unternehmensberatung PwC durchgeführten Umfrage gaben fast 30 % der teilnehmenden Industrieunternehmen an, mit der Technologie zu experimentieren. 25 % der Unternehmen nutzen den professionellen 3-D-Druck derzeit ausschließlich für das Prototyping. 10 % der Unternehmen gaben an, sie würden 3-D-Druck sowohl für das Prototyping als auch für die Produktion verwenden. Einige der Unternehmen nutzen 3-D-Drucker, um damit Produkte zu erstellen, die nicht mit traditionellen Methoden hergestellt werden könnten.

Der weltweite Markt für 3-D-Drucker und -Dienstleistungen wird voraussichtlich von 2,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2013 auf 16,2 Milliarden US-Dollar im Jahr 2018 wachsen. Dies entspricht einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 45,7% entspricht. Marktbeobachter gehen davon aus, dass sich der 3-D-Druck in den nächsten zehn Jahren auf 12 Milliarden Dollar vervierfachen wird.

**Die meisten Unternehmen experimentieren entweder mit dem 3-D-Druck oder nutzen ihn für Rapid Prototyping**.

Allein der weltweite Verkauf von 3-D-Druckern wird sich auf 3,2 Milliarden Dollar belaufen, während weitere 2 Milliarden Dollar Umsatz mit Thermopolymeren und anderen für den Druck verwendeten Materialien erzielt werden. Der Löwenanteil des Marktes - 7 Milliarden Dollar - wird aus dem Wert der von 3-D-Druckern hergestellten Produkte stammen. Industrieunternehmen müssen dabei nicht einmal selbst in die Technologie investieren, sondern können professionelle Dienstleister wie Protiq mit dem Druck der 3-D-Modelle beauftragen.

Trotz dieser Trends steht die 3-D-Druckindustrie vor Herausforderungen. Rapid Prototyping wird wichtig bleiben, ist aber nicht der entscheidende Faktor, der die Technologie großvolumig in die industrielle Anwendung bringt. Daher konzentrieren sich Industrieunternehmen zunehmend darauf, voll funktionsfähige und fertige Produkte oder Komponenten in Mengen zu drucken, welche die Anzahl der produzierten Prototypen bei Weitem übersteigen.

**Neue Technologietrends beschleunigen die Einführung**

In der Branche zeichnen sich einige Technologietrends ab, die die Einführung des 3-D-Drucks beschleunigen werden. Entscheidend für den Erfolg ist dabei eine neue Klasse von 3-D-Druckern mittlerer Größe, die Funktionen bieten, die bisher nur in höherwertigen Systemen zu finden waren.

Die Druckgeschwindigkeiten steigen über das gesamte Produktspektrum. Das Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory hat kürzlich eine Partnerschaft mit dem Werkzeugmaschinenhersteller Cincinnati Incorporated geschlossen, um 3-D-Drucker zu bauen, die 200 bis 500 Mal schneller sind und Teile 10 Mal größer drucken können, als es heute mit herkömmlichen Maschinen möglich ist.

Auch die Möglichkeiten von Desktop-Druckern werden erweitert. Zum Beispiel gibt es heute Desktop-Stereolithographiedrucker, die Feinauflösungsdrucke (bis zu 0,1 Mikron) anbieten. Selbstnivellierende Plattformen, Multi-Materialdruck und Mehrfarbendruck erweitern das Einsatzspektrum in der Industrie.

**Auslaufende Patente sorgen für Innovationen**

In diesem Jahr laufen einige bestehende Patente aus und dürften somit für Innovationen sorgen. Diese auslaufenden Patente beziehen sich in erster Linie auf das Lasersintern, ein 3-D-Druckverfahren, das Metallpulver mit der Hitze eines Lasers verschmilzt.

Als im Jahr 2009 die Patente für die FDM-Methode ausliefen, kamen die Open-Source-Drucker und Desktop-Drucker auf den Markt und schufen das große Interesse am 3-D-Drucken, das wir heute haben. Da die Patente für Stereolithographie, auch bekannt als SLA-3-D-Druck, im letzten Jahr abgelaufen sind, sind in jüngster Zeit vermehrt Desktop-SLA-Drucker auf den Markt gekommen.

**Medizinische Anwendungen für 3-D-Druck nehmen zu**

Hersteller von Hörgeräten und Zahnspangen wie Invisalign sind aktuelle Beispiele dafür, wie der 3-D-Druck in der Produktion und nicht nur im Prototypenbau eingesetzt wird.

Bei Zahnspangen scannt ein Zahnarzt die Zähne eines Patienten in einen Computer ein. Diese Computerdaten werden verwendet, um die Zahnspangen mit einem 3-D-Drucker auszudrucken.

**Große Einsatzbereiche in der Automobilindustrie**

Von den fünf 3-D-Prototypingzentren der Ford Motor Co. befinden sich drei in den USA und zwei in Europa. Aktuell produziert der Automobilhersteller am Standort Dearborn Heights, Michigan, jährlich 20.000 Teile. Eine einzige Auflage auf einer Maschine kann von wenigen Teilen bis hin zu Hunderten von Teilen reichen.

General Electric plant in diesem Jahr, komplexe Metallteile für die nächste Generation der GE9X- und Leap-Modelle mittels 3-D-Druck zu erstellen.

Der Flugzeughersteller Airbus spart Millionen von Dollar bei der Teileproduktion und den Treibstoffkosten, indem er das Bruttogewicht eines Flugzeugs durch 3-D-Drucken reduziert. Seine Vision ist jedoch weitaus radikaler als nur einzelne Flugzeugteile. Eines Tages plant er, ein 3-D-Flugzeug komplett zu drucken.

Zugleich sinken durch den Einsatz des additiven Herstellungsverfahrens im 3-D-Druck im Vergleich zum traditionellen subtraktiven Herstellungsverfahren die Abfallmengen von 90 % auf zwischen 5% und 10%.