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Wie der 3D-Druck die Welt verändert – Die Kolumne von Petra Fastermann (#18)

Solarenergie und 3D-Druck

Schon Anfang dieses Jahres schrieb John J. Licata, Energiestratege von Blue Phoenix, einem unabhängigen Forschungs-und Beratungsunternehmen, das sich auf moderne Energieerzeugung konzentriert, über 3D-Druck und Solarenergie.

Licata sieht die Möglichkeit, dass 3D-Druck auch die Solar-Industrie revolutionieren könnte. Den Grund dafür erkennt er darin, dass es gegenwärtig einen großen Mangel an Energiespeichern gebe. Dieser, verbunden mit Herstellungsineffizienzen, habe die Stimmung in der Solarindustrie gedämpft. Deshalb müsse die zukünftige Produktion von Solarzellen nachhaltig sein. Das habe ihn darauf gebracht, das erhebliche Potenzial des 3D-Drucks für die Solarbranche zu beleuchten.

So könnte ein 3D-Drucker auf Basis eines 3D-CAD-Volumenmodells mit additiver Fertigung Solarkomponenten fertigen. Schicht für Schicht könnten diese aus verschiedensten Materialien entstehen.

John J. Licata ist sogar der Ansicht, dass es möglich ist, dass 3D-Druck in der Solarenergie einen Paradigmenwechsel einleitet. Der Grund dafür sei, dass 3D-gedruckte-Solarzellen weniger wiegen als herkömmliche Photovoltaik-Solarzellen. Zudem wären sie – unter der Verwendung des Werkstoffs Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) – genauer. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) glauben, 3D-Sonnenkollektoren könnten rund 20% effizienter als Flachkollektoren sein.

 

Zudem wären sie in der Herstellung preisgünstiger. Es wird geschätzt, dass die derzeit hohen Produktionskosten um 50 Prozent verringert werden könnten. Hochpreisige Materialien wie zum Beispiel Glas, Polysilizium und auch Indium müssten nicht mehr vergeudet werden, weil 3D-Drucker genau arbeiten und so nur genau das Material verarbeitet wird, welches auch gebraucht wird. Es entstehen kaum Abfälle.

 

Hinzu kommt die Möglichkeit des On-Demand-Drucks: Dadurch entfallen Transportkosten– weil direkt vor Ort produziert werden kann. Als Nebeneffekt entfallen auch die Kosten für die Lagerung. Das geringe Gewicht der sehr dünnen 3D-Solarzellen hätte den Vorteil, dass diese auf unbehandeltem Papier, Stoff oder Kunststoff statt auf teurem Glas gedruckt werden könnten.

Flexible Solarzellen mit sehr geringem Gewicht könnten außerdem eine weit reichende Bedeutung für tragbare Hightech-Kleidung, Radios und die Elektronik der Zukunft gewinnen.

Als Quelle für diesen Beitrag diente als Grundlage der Artikel unter diesem Link:

http://www.theguardian.com/environment/blog/2013/feb/22/3d-printing-solar-energy-industry

Designerschmuck aus dem 3D-Drucker

Das Unternehmen „Stilnest“ hat heute bereits 37 Designer unter Vertrag, die alle hochwertigen Schmuck aus dem 3D-Drucker herstellen. Dabei war diese Innovation so überzeugend, dass sich gleich mehrere Investoren gefunden haben, die das Start-up finanziell unterstützen.

Eine neue Idee mit zahlreichen Anhängern

Die IBB Beteiligungsgesellschaft und die K-Invest Beteiligungs-GmbH sowie die Business Angels Alfred Möckel und Andreas Gessler sind bei „Stilnest“ als Geldgeber eingestiegen. Die Produkte des Konzerns, die aus Sterlingsilber oder Feinpolyamid produziert werden, haben die Unternehmen überzeugt. Zugleich ist das Credo, ausschließlich in Deutschland herzustellen. Bald soll es zusätzlich auch Schmuck aus Gold geben. Ein weiteres Highlight ist, dass die Stücke in jedem Fall Einzelanfertigungen darstellen und in kürzester Zeit entstehen. Der letzte Punkt ist das große Plus des 3D-Drucks. Daneben gibt es zu jedem Objekt die Entstehungsgeschichte und eine kleine Anekdote über und vom Designer.

Bis Ende des Jahres soll die Zahl der Hersteller verdoppelt werden – mindestens. Bereits jetzt gibt es über 100 Schmuckstücke im Angebot, die aus Sydney, Hawaii, New York oder Berlin stammen. Mit der neuen Technologie wird es „Stilnest“ auch gelingen, seine Marke nach vorne zu bringen, denn der 3D-Druck ist in vielen Bereichen in aller Munde. „Durch die Finanzierung können wir jetzt endlich beweisen, dass 3D-Druck einen fundamentalen Einfluss auf die Art und Weise hat, wie wir Produkte herstellen und anbieten, sowie spannende neue Geschäftsmodelle ermöglicht”, so der Geschäftsführer Julian Leitloff. Er möchte, dass die Innovation aus der Phase des Experimentierens dahingehend aufsteigt, für schöne und vor allem hochwertige Produkte zu stehen.

Nachfrage nach Metall steigt – dank des 3D-Drucks

Der 3D-Druck erleichtert nicht nur den beruflichen und privaten Alltag vieler Menschen. Auch neue Arbeitsplätze werden geschaffen – zusätzlich profitieren auch Zuliefererfirmen. So bemerkt die Metallindustrie einen steigenden Absatz ihrer Produkte. Insbesondere Metallpulver ist äußerst begehrt, zum Beispiel für das Drucken von Werkzeugen.

Aufwärtstrend hält an

Auch Flugzeugbauer oder Fahrradhersteller setzen vermehrt auf den 3D-Druck, um Einzelteile schneller und billiger herzustellen. Zudem entwickelt sich diese Technologie rasend schnell voran. Vor allem in der Industrie werden deshalb immer größere Drucker benötigt – und damit auch mehr Rohstoffe. Dies kann aber noch dauern, denn zunächst gibt es auf den 3D-Druck besonders viele Schlüsselpatente. Laufen diese aus, wird der Boom erst merklich zu spüren sein, so Pablos Holman, einst Berater von MakerBot Industries LLC.

Die Einsatzmöglichkeiten in der Industrie sind bereits sehr vielfältig. Der Sportkleidungshersteller Nike hat gedruckte Stollen für Fußballschuhe in seinem Angebot, während der Mischkonzern General Electric Triebwerkdüsen auf diese Weise herstellt. Auch die Airbus Group NV setzt auf den 3D-Druck: Zum ersten Mal in der Firmengeschichte wurde so ein Sitz für das Personal in der Kabine gefertigt. Und damit ist noch lange nicht das Ende erreicht. Wie das McKinsey Global Institute prognostiziert, sollen in Zukunft ganze Flugzeuge mit allen technischen Details aus den 3D-Druckern kommen.

Jetzt schon stieg der Umsatz von 3D-Druckern, die mit Metall arbeiten. Ganze 76 Prozent schnellte der Absatz in die Höhe. Geschätzt wird ein Jahresumsatz von 550 Mrd. Dollar bis 2025. Große Metallpulver-Hersteller wie BHP oder Iluka Resources Ltd. bemerken dieses Plus an Umsatz ebenso.

Opel setzt auf die Fertigung via 3D-Drucker

Einfacher und schneller produzieren, dabei aber mit gleich hoher Qualität agieren: Nach diesem Prinzip arbeitet der 3D-Drucker. Die Vorteile macht sich nun auch der Automobilhersteller Opel zunutze. Bisher wurden damit die Modelle „Adam“ und der „Adam Rocks“  gefertigt.

Eigene Abteilung für eine noch größere Effizienz

Prozesse optimieren – das ist für den 3D-Druck kein Problem. Ein eigens einberufenes Team aus sechs Personen druckt nun bei dem Hersteller Opel aus Rüsselsheim Montagehilfen aus Kunststoff aus, die bereits europaweit Einsatz in der Fertigung finden. Sascha Holl, der Leiter des Teams, möchte den Einsatz dieser Technologie noch erweitern und sieht die derzeitigen Aktivitäten nur als ersten Schritt beim Autobauer.

Und so kommt der 3D-Drucker zum Tragen: Für den „Adam Rocks“ wurde eine Montagelehre genutzt, die komplett aus dem Gerät entstanden ist. Diese feste Form dient dazu, den Schriftzug an den hinteren Seitenscheiben anzubringen. Um dies ebenso auf der Windschutzscheibe durchzuführen, wurde eine Einführhilfe ausgedruckt, die die Montage vereinfacht. Zusätzlich stellte man Werkzeuge her, die die Chrom-Trittleisten an die Türen des Wagens kleben und das Stoff-Faltdach anbringen. Das ist aber nur ein Teil der 3D-Druckwerkzeuge: Insgesamt werden rund 40 Montagehilfen eingesetzt.

Das Besondere dieser Stücke ist, dass sie jederzeit passgenau an das jeweilige Fahrzeugmodell hergestellt werden können. Ändert sich in der Montage etwas, können die Werkzeuge am Computer nachjustiert und erneut problemlos ausgedruckt werden. Zusätzlich können diese auch mit anderen Materialien verbunden werden. Kostengünstig, schnell einsatzbereit und dabei um ganze 70 Prozent leichter – aus diesen Gründen wird der 3D-Druck seinen Siegeszug weiterführen.

Wie erfolgreich wird der 3D-Druck tatsächlich?

Nachdem die innovative Technik des 3D-Drucks landes- und weltweit immer weitere Kreise zieht, haben Marktforscher nun eine Prognose für die Zukunft abgegeben. Dabei gilt es, den Erfolg zu unterscheiden – wodurch der 3D-Druck auch relativiert wird.

Ein komplexes System, das es nicht zu unterschätzen gilt

Der große Hype des 3D-Drucks besteht im Moment vor allem in der Industrie. Dieser Bereich sollte vom privaten Nutzungsumfeld abgetrennt werden. So prognostizierten die Experten von Gartner, dass es zwischen fünf und zehn Jahren dauern wird, bis der 3D-Druck als Massenmedium anerkannt ist. Somit wurde die Prognose überholt, nach der die Technik schon im Jahr 2016 bei jedermann angekommen sein wird. So schreibt Analyst Pete Basiliere in seiner Stellungnahme: „Heute verkaufen rund 40 Hersteller 3D-Drucker für den geschäftlichen Einsatz, und 200 Start-ups weltweit entwickeln und verkaufen Heimanwender-orientierte 3D-Drucker, die nur einige hundert Dollar kosten. Doch auch dieser Preis ist noch zu hoch für den Mainstream, trotz großer Bekanntheit und beträchtlichem Medieninteresse.“ Mit steigender Herstellerzahl wird sich dieses Problem wohl in Zukunft immer weiter einschränken lassen. Basilieres Meinung nach ist die volle Bandbreite über die Funktionen der 3D-Drucker nach wie vor noch nicht in jedem Bewusstsein angekommen. Aus diesem Grund benutzen viele Unternehmen zu leistungsschwache Geräte – nachdem dies bemerkt wird, setzen sie auf teurere Produkte, die das gewünschte Objekt schneller fertigen können.

Zugleich weist der Experte darauf hin, dass ein 3D-Drucker ein äußerst komplexes Gerät ist, das sieben unterschiedliche Märkte betrifft: Hardware, Software, Sintern, Laser und Materialfluss. Alle Bereiche müssen optimal bedient werden, um Erfolg zu haben.

Immer mehr 3D-Drucker-Cafés

Nach Berlin und Barcelona eröffnet nun auch in Peking ein 3D-Drucker-Café. Gäste können dort neben einem köstlichen Getränk auch der Leidenschaft der neuen Technik nachgehen – und am Ende des Besuchs ihr fertiges Modell mit nach Hause nehmen.

Das Abenteuercafé für die ganze Familie

In der deutschen Hauptstadt feiert das „DimensionAlley“ bereits sein 6-monatiges Bestehen (das erste Lokal seiner Art in Europa), während in Spanien Kunden seit März nach Herzenslust Gegenstände in 3D ausdrucken können. Diese Technik hält nun auch in China Einzug. Der Unternehmer Clarence Chia will sein im September 2013 gegründetes Café „AND Inc.“ nun auf den 3D-Druck erweitern. Dabei sollen auch die Gaumenfreuden nicht zu kurz kommen. Nebenbei kann an den Arbeitsplätzen modelliert und designt werden. Anschließend hat man die Möglichkeit, das 3D-Modell direkt auszudrucken. Die einzige Voraussetzung: Man muss eine Mitgliedskarte vorweisen können. Für umgerechnet 12€ Beitrag erhält man ein Guthaben für Speisen und Getränke – das Modell wird nach der Grammzahl des verwendeten Filaments kalkuliert.

Weitere Angebote für die ganze Familie

Dieses Projekt hat anscheinend Erfolg. Im Berliner Prenzlauer Berg werden neben diesen Dienstleistungen auch Workshops rund um das Thema angeboten. Ebenso ist es möglich, sich selbst einscannen und ausdrucken zu lassen, und das für gerade einmal 28€. Dabei werden ausschließlich Materialien wie biologisch abbaubarer Maisstärke-Kunststoff, Holz und Keramik verwendet. Dem Unternehmen selbst geht es dabei weniger um den Profit. Viel wichtiger ist den Eigentümern, dass der 3D-Druck für jedermann zugänglich wird: Ein solches Gerät kostet normalerweise mehrere 1000€ und ist aus diesem Grund schlicht zu teuer als Anschaffung.

Ein normales Hundeleben dank des 3D-Drucks führen

Der Welpe „TurboRoo“ kann mithilfe des 3D-Drucks seinem Namen alle Ehre machen. Der kleine Chihuahua kam ohne voll entwickelte Vorderpfoten zur Welt und konnte deshalb nicht laufen. Das Unternehmen „3dyn“ unterstützte den Kleinen nun, indem sie ihm eine Gehhilfe ausdruckten.

Ein kleiner Hund ganz groß

„TurboRoo“ wurde im Alter von nur vier Wochen im Tierheim abgegeben und fand ein liebendes Zuhause bei Ashley Looper. Diese wollte ihm ein besseres Leben schenken – jedoch gelang es ihr nicht, eine für das winzige Hündchen passende Gehhilfe zu entwickeln bzw. zu erwerben. Trotz zahlreicher Spenden (insgesamt knapp viertausend Dollar) von verschiedenen Tierfreunden war er immer zu klein für jedes angefertigte Modell. Auf dieses Dilemma wurde Mark Deadrick, der Präsident von „3dyn“ aus San Diego, aufmerksam. Mit einer 3D-Modellierungs-Software wurde eine spezielle Halterung erstellt, die perfekt auf zwei Skateboard-Rollen passt. Diese befestigte man nach dem Druck, der durch den 3D-Drucker mit dem Namen „Replicator“ erstellt wurde. Er stammt aus dem Hause MakerBot. Lediglich vier Stunden bedurfte es, um dem Welpen aus seiner misslichen Lage zu helfen. Deadrick selbst kannte die Maße des Hundes ebenfalls nicht. Anhand von Fotos aus dem Internet schätzte er die ungefähren Daten, die er dann an den 3D-Drucker übermittelte. Deshalb ist das Gefährt auch noch etwas zu groß, jedoch funktionieren bereits erste Laufversuche gut, wie die stolzen Besitzer der Öffentlichkeit mitgeteilt haben.

Bekannt ist bisher nicht, ob „3dyn“ mit dieser hilfreichen Erfindung in Serie gehen will. Derzeit ist der Hunderollstuhl in leuchtendem Orange ein Einzelstück.

Eine Revolution feiert Geburtstag: Siamesische Zwillinge dank 3D-Druck-Modell erfolgreich getrennt

Vor genau zehn Jahren konnte der 3D-Druck bereits seinen ersten großen Erfolg verzeichnen – durch seine Hilfe war es nun zwei kleinen Erdenbürgern möglich, am 4. August 2014 ebenso ein zehnjähriges Jubiläum zu begehen. Wie hängt das zusammen?

Einzigartiger Lebensretter

Am 4. August 2004 trennte man die Zwillinge Clarence und Carl Aguirre mithilfe eines Modells aus dem 3D-Drucker. Beide waren an den Köpfen zusammengewachsen und lebten seit ihrer Geburt als siamesische Zwillinge. Die Operation war kein leichtes Unterfangen, denn die Herausforderung bestand darin, den von beiden geteilten Bereich des Gehirns zu trennen. Anhand von CT- und MRT-Daten konnte man ein Modell via 3D-Drucker erstellen – mögliche Komplikationen wurden somit von vornherein ausgeschlossen, da man den Eingriff perfekt am Modell planen konnte. Die erfolgreich durchgeführte Operation war die erste dieser Art weltweit.

Die Modelle selbst entstanden durch den Drucker ClearVue Material aus dem Hause 3D Systems. Der Ausdruck war so exakt, dass die wichtigen Blutgefäße und die gesamte Knochenstruktur des Schädels in aller Einzelheit dargestellt wurden. Eine farbliche Darstellung war anschließend möglich und konnte so einen besseren Überblick über die vorliegenden Schwierigkeiten geben.

Durch diesen innovativen und durchschlagenden Erfolg beflügelt, wurde der 3D-Druck seit dieser Zeit immer wieder für chirurgische Eingriffe am Menschen verwendet. Die positiven Ergebnisse geben dem Einsatz der Technik Recht: Die Operationen wurden in ihrer Leistung bis dato verbessert, die Zeit der Genesung für die Patienten beeinflussen die 3D-Modelle im Voraus besonders gut.

Fleisch aus dem 3D-Drucker: Start-Up findet Investor

Mit einer sogenannten Biotinte will das amerikanische Unternehmen „Modern Meadow“ nun versuchen, essbares Fleisch aus dem 3D-Drucker zu gewinnen. Bisher fehlte den Entwicklern jedoch das Geld für eine Umsetzung. Nun hat sich ein chinesischer Investor gefunden, der die Idee mit 10 Millionen US-Dollar subventionieren will.

Ressourcen sparen – eine reine Zukunftsvision?

Zellen lebender Rinder oder Schweine sollen nach der Vorstellung des Biophysikers Gabor Forgacs in einem Bioreaktor reifen. Danach ensteht eine Masse, Biotinte genannt, mit welcher man den 3D-Drucker „füttert“. Mithilfe des Bioprintings werden anschließend Teile entstehen, die zur Herstellung von Schuhen oder Textilien eingesetzt werden bzw. als Schnitzel auf den Tellern landen. Damit würde man eine große Revolution schaffen: Die Umweltbelastung könnte gesenkt und der enorm hohe Fleischkonsum (ca. 60 Kilogramm pro Person jährlich) gedeckt werden. Zugleich werden Wasser- und Energievorkommnisse reduziert und der Flächenbedarf für Nutztiere eingeschränkt.

Was für die Umsetzung bislang gefehlt hatte, war das nötige Geld. „Die innovativen und bahnbrechenden Lösungen von Modern Meadow können helfen, den globalen Herausforderungen zu begegnen“, ist Bart Swanson von Horizon überzeugt. Das Unternehmen aus Hongkong unterstützt das Projekt nun mit finanziellen Mitteln. Weitere Stiftungen fördern die Innovation ebenfalls.

Damit die Idee auch weiterhin Anhänger bekommt, tourt der Hauptverantwortliche Forgacs um die Welt. Die bahnbrechende Alternative müsse bekanntgemacht werden, damit möglichst viele Menschen, die Idee umsetzen und unterstützen. Seine erste Firma Organova entwickelte bereits 3D-Techniken, die zur Herstellung von tierischem Gewebe in der Medizin eingesetzt wurden. In einem weiteren Schritt möchte er menschliche Organe via 3D-Druck erstellen.

Der große 3D-Druck-Boom steht derzeit noch bevor

Nicht mehr nur Unternehmen oder Privatleute sind vom 3D-Druck begeistert und überzeugt: Jetzt werden auch Anleger auf das Thema aufmerksam und erhoffen sich große Umsätze aus dem revolutionären Geschäft. Viele Unternehmen aus der Branche selbst sind bereits an die Börse gegangen.

Alles ist möglich

Mit der Technik des 3D-Druckers gibt es nichts mehr, was es nicht gibt: Schuhe, Spielzeug, Lebensmittel, Werkzeuge und sogar ganze Häuser entstehen schon per Knopfdruck. Seit einigen Jahren erlebt die Technik einen mehr als rasanten Aufstieg. Für Privatleute ist der 3D-Druck vor allem als Dekoration oder für Geschenke interessant.

Die Vorteile des 3D-Drucks

Kann man alles ausdrucken, fallen vor allem lange Lieferwege weg. Ebenso müssen Gegenstände oder Lebensmittel nicht mehr eingelagert werden. Dadurch verringert man auch hierbei Kosten. So werden die Preise insgesamt fallen. Deshalb ist für viele sicher: Der 3D-Druck ist die Technik der Zukunft, ohne die nichts mehr vonstattengehen wird. Im Jahr 2018 rechnet man mit einem Jahresumsatz von 16 Milliarden Dollar. Aus diesem Grund verwundert es demnach nicht, dass bereits viele Spekulanten auf den 3D-Druck an der Börse setzen. Derzeit sind vor allem die große Anbieter (3D-Systems, Voxljet, SLM Solutions,…) börsennotiert. Der Sektor ist insgesamt bereits sehr hoch bewertet – die Preise liegen dementsprechend.

Die Nachteile des 3D-Drucks

Wo Licht ist, da ist auch Schatten: Durch das Schneller-Höher-Weiter-Prinzip in der Produktion werden Arbeitsplätze wegbrechen. Ebenso kann die Aktie schnell fallen – und damit bleiben Verluste auch nicht aus. Deshalb ist das Risiko, Aktien aus dem Bereich 3D-Druck zu erwerben, enorm hoch.