Rasante Entwicklung: Patentanmeldungen zum „3D-Druck“ nahmen in den letzten Jahren deutlich zu

3D-Drucker halten immer stärker in der Wirtschaftswelt Einzug und haben enormes Potenzial, einiges zu verändern. Denn die 3D-Drucktechnologie ist mittlerweile ausgereift, dass sich auch immer mehr Privatpersonen für ihren Einsatz interessieren. Als wichtigster Treiber der additiven Fertigung gilt aber noch immer die Industrie. Und hier entwickelt sich der 3D-Druck global betrachtet rasant.

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Der 3D-Druck bietet vielseitige Einsatzmöglichkeiten: Der 3D-Druck als Verfahren betrachtet, ermöglicht – im Gegensatz zum herkömmlichen Druckverfahren – die Fertigung dreidimensionaler Objekte, die unter anderem aus Kunststoff, Metall, Kunstharz, Biomaterial, Keramik oder sogar aus Lebensmitteln bestehen können. Dafür wird der Werkstoff verflüssigt, bevor er dann während und nach dem schichtweisen Aufbau des Objektes Schritt für Schritt langsame aushärtet.

Grundlage für den Druckvorgang ist immer ein 3D-Computermodell, welches die Daten und Koordinaten des jeweiligen Objektes für jede einzelne Position und Schicht festlegt. Für den Entwurf wird eine Konstruktionssoftware, genauer gesagt ein CAD-Programm. benötigt. Es gibt aber auch Internetseiten, auf denen bereits erstellte Modelle zum Download angeboten werden. Diese Daten dann an den 3D-Drucker übermittelt.

Heutzutage ist das 3D-Druck-Verfahren recht einfach zu handhaben. So wird es sicher auch zu einer deutlich gestiegenen Anwendung im Privatbereich kommen.

Deutlicher Anstieg der Patentanmeldungen und -publikationen zu verzeichnen

Eine umfangreiche Recherche auf der neu erstellten STN-Plattform brachte einen deutlichen Anstieg der Patentpublikationen zum Vorschein, wie das FIZ Karlsruhe (Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur) berichtet. Für die Recherche genutzt wurde die internationale Patentdatenbank „Derwent World Patent Index“, wobei allein die Schlagwortrecherche Verwendung fand. Lagen die Patentpublikationen in den Jahren 2000 bis 2012 deutlich unter 500 Stück pro Jahr, so stieg die Zahl in den Folgejahren rapide an. Im Jahr 2013 überschritt sie die 500er Marke deutlich, im Jahr 2014 hat sie sich auf mehr als 1.500 nahezu verdreifacht. Im Jahr 2015 wurden mehr als 2.500 Patentpublikationen, die Anmeldezahlen stiegen also um fast weitere 50 Prozent. Der positive Trend wird sich wahrscheinlich auch in den nächsten Jahren fortsetzen.

Zur Geschichte des 3D-Drucks

3D-Druck
Symbolbild (Urheber: xtockimages / 123RF Lizenzfreie Bilder).

Im März 1986 erfolgte durch das US-amerikanische Patentamt die Veröffentlichung eines ersten 3D-Druckers. Dieser wurde von Chuck Hull, dem Gründer und Vizepräsidenten des Herstellers 3D Systems, veröffentlicht. Das Unternehmen Stratasys brachte ebenfalls in den 1980er Jahren einen 3D-Drucker auf den Markt, für den es ebenfalls ein Patent erhielt. Bei diesem Patent wird auch gleich die 3D-Druck-Technologie des „Fused Deposition Modeling“ (FDM) erläutert, die auch heute noch sehr häufig verwendet wird. Erfinder dieser Technologie ist der Gründer der Firma Stratasys, Scott Crump.

Allerdings musste erst noch ein Vierteljahrhundert vergehen, bevor der 3D-Druck zum Durchbruch kam. Erst in den letzten vier Jahren stieg die Zahl der veröffentlichten Patentanmeldungen deutlich an. Die meisten Anmeldungen wurden von chinesischen Universitäten eingereicht, gefolgt von den USA und Taiwan. Unter den Top 18 ist kein einziger europäischer Vertreter registriert.

Zu den unter den Top 18 rangierenden Patentanmeldern zählen auch einige Hersteller von 3D-Drucker wie beispielsweise Print Rite Unicom Image Products, Stratasys und MakerBot. Produzenten konventioneller Drucker wie beispielsweise Canon, Kyocera und Lexmark, haben bis zum Jahr 2014 keine Patente für 3D-Drucker eingereicht. Allein schon daran lässt sich erkennen, wie deutlich die Unterschiede zwischen konventionellen Druckern und 3D-Druckern sind.

Nur die Drucker-Hersteller HP und Xerox haben mittlerweile eigene 3D-Drucker auf den Markt gebracht, Canon ist dem im Jahr 2015 gefolgt.

Neue Einsatzgebiete für den 3D-Druck

Bislang wurde das 3D-Druckverfahren hauptsächlich für die Herstellung von Einzelteilen oder ganzen Maschinen verwendet. Das scheint sich nun zu ändern, denn Audi hat im Jahr 2015 den legendären Silberpfeil mittels 3D-Druck nachgebaut. Der Autokonzern plant, das 3D-Druckverfahren entsprechend weiterzuentwickeln. Geplant ist die Nutzung der 3D-Metalldrucker in der Serienproduktion.

Auch im Gesundheitswesen gibt es mittlerweile viele Anwendungsmöglichkeiten. So können mittels 3D-Druck beispielsweise Prothesen, Stethoskope und individuelles Operationsbesteck angefertigt werden.

Vor allem die Wirtschaftskreisläufe können sich durch das 3D-Druckverfahren erheblich ändern. So lassen sich Ersatzteile oder neu geplante Modelle direkt vor Ort anfertigen, somit entfallen Transport- und Lagerungskosten. Als Beispiel ist hier Opel und das Werk in Eisenach (Thüringen) zu nennen. Auch Berufsfelder wie die des Zahntechnikers und des Modellbauers können sich deutlich ändern, deren handwerkliche Fertigkeiten dann durch den 3D-Druck übernommen würden, während sie sich auf die Programmierung des Druckers spezialisieren müssten.

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