Die Geschwindigkeit der 3D-Drucker steht heute noch häufig im Fokus der Kritiker der Technologie. Dabei spielt die 3D-Druckgeschwindigkeit im industriellen kaum eine Rolle. Wir sind der Rolle der Geschwindigkeit der 3D-Drucker für Industrie und dem Markt der Privatkonsumenten einmal nachgegangen. Forscher prognostizieren eine Verzehnfachung der Geschwindigkeit der 3D-Drucker in den kommenden zehn Jahren.

Die 3D-Drucktechnologie hat die Konzerne wie Siemens und General Electric erreicht, da die beiden Unternehmen schon 3D-Drucker in ihrer Serienproduktion einsetzen. Es handelt sich um Spezialbauteile wie zum Beispiel Turbinen und Brenner, weshalb es sich für die Firmen rechnet. Die Zerspanung, also die Abfallquote, reduziert sich stark und ein weiterer Pluspunkt der für die 3D-Drucker trotz ihrer langsamen Druckgeschwindigkeit spricht.

Die Zeit spielt allerdings keine große Rolle, da von den Spezialbauteilen jährlich nur wenige Dutzend mittels 3D-Druck hergestellt werden. Laut Eric Klemp vom Direct Manufacturing Research Center (DMRC) von der Universität Paderborn, werden die additiven Verfahren das Angebot der Maschinenbauer zu erweitern, jedoch nicht kannibilisieren. In ein paar Jahren könnte sich die Geschwindigkeit der 3D-Drucker verzehnfachen und sei Eric Klemp zufolge realisierbar, wie die Wirtschaftswoche berichtet.

Einsen und Nullen bunt
Zehnfache Druckgeschwindigkeit der 3D-Drucker in den nächsten Jahren klingt für Kritiker wie Science-Fiction. Forscher sind da aber anderer Meinung (Bild © sxc.hu).

Zur Zeit beläuft sich die Druckgeschwindigkeit moderner 3D-Metalldrucker auf 10 bis 30 Kubikzentimeter pro Stunde während Spritzgussmaschinen praktisch mit Warp-Geschwindigkeit arbeiten. Das DMRC und andere Einrichtungen entwickeln neue Materialien und schnellere Druckprozesse, um die 3D-Drucktechnik auf Seiten der Geschwindigkeit zu verbessern. Zum Beispiel könnten mehrere Laser und solche mit stärkerer Leistung eingesetzt werden. Das Hülle-Kern-Prinzip ist er große Hoffnungsträger der Forscher. Ein Laser zeichnet dabei die äußere Bauteil-Konturen vor und anschließend werden diese praktisch ausgelasert. Die Stabilität, die Hitzebeständigkeit, die Zugfestigkeit und Rissfestigkeit sind allerdings Themen die bei dem Hülle-Kern-Prinzip noch offene Fragen sind.

Die Automatisierung spielt auch bei der neuen Technologie eine immer stärkere Rolle, da die ersten Hersteller bereits 3D-Drucker anbieten, welche den Bauträger inklusive fertigen Bauteil automatisch ausdrucken. Im Anschluss wird dann ein neuer leerer Bauträger hereingefahren. Auf diese Weise kann schon mit dem neuen Bauteil begonnen werden obwohl das erste bereits fertige Bauteil sich noch in der Abkühlphase befindet.

Je komplexer ein Bauteil ist desto mehr Zeit wird gespart, weil keine Montage von Einzelteilen erforderlich ist. Es ist durchaus vorstellbar, dass Arbeiten mit hohen Lohnkosten wie das Nachbearbeiten von Komponenten mit dem 3D-Druck entfallen würden. Ist ein Bauteil aufwändig herzustellen, so lassen sich mit einem 3D-Drucker die Kosten senken.

Moderne Industrie-3D-Drucker kosten mindestens 150.000 Euro aber dies ist eine einmalig hohe Investition und rechnet sich für komplexe Bauteile. Die Kosten je Werkstück bleiben gleich, unabhängig davon wie aufwändig die Konstruktion des Bauteils ist. Die Flexibilität verbessert sich mit dem 3D-Druck und wenn sich eine neue Komponente als besser erweist, ist nicht wie früher die wochenlange Herstellung eines Spritzgusswerkzeugs erforderlich. Es muss seitens des Ingenieurs nur der Konstruktionsplan angepasst und die geänderte Datei an den Drucker gesendet werden. Innovative Produkte erfordern in der Entwicklung höchstens nur einige Tage und nicht mehr Wochen oder Monate.

Forschungsprogramme unterstützen den 3D-Druck

Das EU-Forschungsprogramm Horizon 2020 berücksichtig teilweise Projekte für den 3D-Druck. Das Budget des Programms beläuft sich auf 80 Milliarden Euro und die 3D-Drucktechnologie soll davon einen einstelligen bis mittleren Betrag erhalten. Genaue Zahlen sind nicht verfügbar, weil nicht nur ausschließlich der 3D-Druck einen Zuschuss erhält. Die Initiative Factories of the Future bestehend aus den Themenbereichen Nano, Werkstoffe und Produktionstechnologien beinhaltet ein Volumen von 250 Millionen Euro für den 3D-Druck.

In Zukunft wird die Druckgeschwindigkeit an Fahrt gewinnen aber bis es soweit ist und entsprechend schnellere aber auch preislich erschwingliche 3D-Drucker auf den Markt kommen, dürfte es noch eine Weile dauern. In unserem 3D-Druck-Magazin und 3D-Druck-Newsletter halten wir Euch wie gewohnt täglich auf dem Laufenden.

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