Häufige Anwendungen des 3D-Drucks: Von der Luft- und Raumfahrt bis zur Mode

Von der Luft- und Raumfahrt über medizinische Zwecke bis hin zu Mode- und Automobilinnovationen – die Möglichkeiten des 3D-Drucks für Prototyping, Fertigung und Individualisierung sind nahezu unbegrenzt.

Ein 3D-Drucker konstruiert eine modellhafte menschliche Figur in der Ausstellung „3D: Printing the Future“ im ... [+] Science Museum in London. (Foto von Oli Scarff/Getty Images)

Beim 3D-Druck wird aus einer Computerdatei ein festes, dreidimensionales Objekt erstellt.

Beim 3D-Druck handelt es sich um einen additiven Prozess, bei dem der Drucker immer wieder Material (z. B. Kunststofffilamente) auf eine ebene Fläche legt.

3D-Drucker der Einstiegsklasse können für die einfachsten Modelle mehr als 300 US-Dollar kosten, und Menschen, die neu im Drucken sind, können Tausende von Modellen auf Websites wie Printables und MyMiniFactory finden.

Für den 3D-Druck gibt es viele professionelle Anwendungen, beispielsweise für medizinische Implantate und Autoteile, insbesondere da das Drucken erschwinglicher und verbreiteter geworden ist.

Der 3D-Druck hat im Gesundheitswesen verschiedene nützliche Zwecke, darunter die Herstellung von Metallimplantaten, die in den Knien, dem Schädel, der Wirbelsäule oder den Hüften eines Patienten eingesetzt werden können. Mit 3D-Druckern können auch medizinische Geräte und Prothesen zu geringeren Kosten hergestellt werden. Die Dentalindustrie hat stark vom 3D-Druck profitiert, der zur Herstellung von Implantaten, Kronen, Retainern, Zahnersatz und anatomischen Modellen eingesetzt werden kann. Mit dem 3D-Druck lassen sich auch Hörgeräte- und Operationsmodelle erstellen und Ärzte bei der präoperativen Planung unterstützen.

3D-Drucker können sowohl für große als auch kleine Zwecke im Baugewerbe eingesetzt werden. Einige Einsatzmöglichkeiten umfassen die Erstellung von Prototypen oder Architekturmodellen von Bauprojekten sowie die Herstellung von Teilen. Zu den gängigen Materialien für den 3D-Druck von Bauprodukten gehören Mischungen aus Beton, Fasern, Sand und Geopolymeren. Mit dem 3D-Druck können auch große Bauprojekte durchgeführt werden, beispielsweise die Erstellung ganzer Gebäude. Im Jahr 2016 baute ein chinesisches Architekturbüro in 45 Tagen ein 4.300 Quadratmeter großes Haus mit Wänden, die dick genug waren, um einem Erdbeben der Stärke acht standzuhalten. Das weltweit größte 3D-gedruckte Gebäude ist mit einer Höhe von fast 10 Metern eine Villa, die 2022 in Riad, Saudi-Arabien, errichtet wurde.

Mit dem 3D-Druck lässt sich sogar Kleidung entwerfen und herstellen. Im Jahr 2015 war Danit Peleg der erste Designer, der eine Bekleidungslinie kreierte, die vollständig mit 3D-Druckern hergestellt wurde. Sie studierte 3D-Druck in der Modebranche für ihre Abschlussarbeit am Shenkar College of Engineering and Design in Israel und erzählte dem Mission Magazine, dass 3D-Druck eine nachhaltige Alternative zur Verwendung echter Stoffe sein könne. Auch die niederländische Designerin Iris van Herpen hat mit 3D-Druck experimentiert und einige ihrer Looks wurden letztes Jahr auf dem roten Teppich der Met Gala von Prominenten wie Teyana Taylor und Dove Cameron getragen. Modemarken wie Dior und Reebok haben ebenfalls 3D-gedruckte tragbare Designs hergestellt.

Pädagogen können den 3D-Druck nutzen, um das Engagement der Schüler im Klassenzimmer zu verbessern. Studierende in Natur- und Ingenieurwissenschaften können den 3D-Druck nutzen, um Prototypen und Maschinen zu erstellen, und Mathematikstudenten können reale Visualisierungen komplexer geometrischer Konzepte erstellen. Einige Schulen bieten auch Kurse zum Thema 3D-Druck an: Das Massachusetts Institute of Technology bietet Bachelor- und Masterkurse zu den Grundlagen des 3D-Drucks an, und die University of Texas und Virginia Tech bieten ebenfalls eigene Kurse und Zertifikatsprogramme zum Thema 3D-Druck an.

Im Jahr 2014 baute das inzwischen aufgelöste Unternehmen Local Motors das weltweit erste vollständig 3D-gedruckte (und herunterladbare) Auto, den Strati. Der Druck des Autos dauert 44 Stunden und kann eine Geschwindigkeit von bis zu 50 Meilen pro Stunde erreichen. Aber der 3D-Druck dient im gesamten Automobilproduktionsprozess noch vielen anderen Zwecken, einschließlich der Erstellung von Prototypen und verschiedenen Autoteilen. Der Cadillac Celistiq 2024 wird über mehr als 100 3D-gedruckte Teile verfügen und wird vom Hersteller GM als „der technologisch fortschrittlichste Cadillac aller Zeiten“ und sein Fahrzeug mit den meisten 3D-gedruckten Teilen bezeichnet.

Wie die Automobilindustrie kann auch die Luft- und Raumfahrtindustrie den 3D-Druck zur Herstellung von Prototypen und Teilen nutzen. Da 3D-gedruckte Teile leicht sein können, tragen diese Teile dazu bei, das Gewicht von Flugzeugen zu senken und so sowohl den Treibstoffverbrauch als auch die Auswirkungen des Fluges auf die Umwelt zu reduzieren. Durch den 3D-Druck kann auch die Notwendigkeit reduziert werden, bestimmte Teile auf Lager zu halten, da diese bei Bedarf hergestellt werden können. Außerdem können mehrere Teile manchmal zu einem einzigen Teil zusammengefasst werden, was die Produktion von 3D-gedruckten Teilen kostengünstiger macht. Zu den gängigen Teilen, die 3D-gedruckt werden können, gehören Metallhalterungen und -befestigungen sowie Ersatzteile, die häufig von NASA- und Luftwaffenstützpunkten für Schulungen verwendet werden.

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