Beim 3D-Druck werden Gebilde und Gegenstände erschaffen, indem Rohmaterial nach einem digitalen Konstruktionsplan Schicht für Schicht übereinander gelegt wird. Die Ausgangsmaterialien bestehen aus Kunststoffen, Kunstharzen, Keramiken und Metallen. In der Entstehungsphase dienten 3D-Drucker der Herstellung von Modellen und Prototypen. Heute sind 3D-Drucker in der Industrie fest etabliert und durch sinkende Preise sogar für Heimanwender erschwinglich.

Vorteile von 3D-Druckverfahren

In der Industrie wird der 3D-Druck vor allem für Werkstücke verwendet, die herkömmliche Werkzeuge schwer oder nur mit erheblichem Aufwand fertigen könnten (zum Beispiel geschlossene Hohlräume). Ein weiterer bevorzugter Anwendungsbereich sind Produkte, die nur einmalig, in kleinen Serien oder auf Abruf gefertigt werden. Beim 3D-Druck müssen, im Gegensatz zum Metallguss, keine Gussformen angefertigt oder ausgetauscht werden und bei vielen Anwendungen entfällt die Nachbearbeitung des Werkstückes. Somit kann viel Zeit und Material gespart werden, außerdem müssen selten benötigte Ersatzteile nicht mehr auf Lager gehalten werden, weil sie bei Bedarf schnell als Einzelstück hergestellt werden können. Zur Herstellung von Modellen und Prototypen wird 3D-Druck in den Bereichen Kunst und Design, Architektur, Modellbau, Maschinenbau, Automobilbau, Bauverfahren und wissenschaftlichen Laboratorien angewendet. Zur Serienfertigung wird das Verfahren in der Luft- und Raumfahrtindustrie, Medizin- und Zahntechnik, Verpackungsindustrie und beim Bioprinting eingesetzt.

Anwendungsbeispiele:

  • Eines der frühesten Einsatzgebiete für 3D-Druck war die Architektur und Denkmalpflege. So werden beispielsweise seit vielen Jahren bei der Fertigstellung der berühmten Sagrada Familia 3D-Drucker verwendet, um Modelle für die Entwürfe des bekannten Architekten und Künstlers Antonio Gaudí anzufertigen. Die Gewölbe der berühmtesten Kathedrale Barcelonas bestehen aus großen Drehhyperboloiden mit dazwischen eingeschalteten hyperbolischen Paraboloiden. Der Komplexitätsgrad dieser Konstruktion ist mit herkömmlichen Methoden kaum noch zu bewerkstelligen, so dass unterstützend immer wieder der 3D-Druck zum Einsatz kommt.
  • Auch für die Automobilindustrie bieten 3D-Druckverfahren großes Potential. Neben der leichteren Herstellung bestimmter Ersatzteile können inzwischen Autos vollständig digital entwickelt und schließlich in Einzelteilen gedruckt und zusammengesetzt werden. Die TU-Darmstadt präsentiert bei dem Wettbewerb „Formula Student“ regelmäßig einen der leichtesten Rennwagen der Welt, der seine Gewichtsreduktion dem Einsatz von 3D-Druckern verdankt. Das amerikanische Startup Divergent Microfactories stellt seine extrem leichten Sportwagen vollständig durch 3D-Druck her und zeigt, dass die Herstellung deutlich umweltfreundlicher ist.

Kritik und Probleme

In die öffentliche Diskussion gerieten die 3D-Drucker, weil mit den Druckverfahren auch die Herstellung von Schusswaffen und sogar Lenkraketen möglich ist. Bereits 2013 hatte der US-Amerikaner Cody Wilson den ersten Konstruktionsplan einer funktionstüchtigen Kleinschusswaffe zum Download im Internet bereit gestellt. Diese Pläne wurden in der Zwischenzeit hunderttausendfach heruntergeladen. Dieser Umstand und die Verwendung von Kunststoff als Ausgangsmaterial stellt vor allem die Sicherheits- und Innenpolitik vor neue Herausforderungen.