Wenn an einem Auto etwas kaputt ist, benötigt man manchmal ein Ersatzteil dafür. Doch auf diese Teile muss man oft lange warten, weil sie nur selten gebraucht werden und daher nicht im Lager vorhanden sind. Oder was macht man, wenn man ein Auto hat, das schon gar nicht mehr produziert wird? Wie kommt man da an Ersatzteile? Mit einem 3D-Drucker ist das kein Problem. Mit so einem Drucker kann man jedes Ersatzteil schnell und einfach herstellen.

Frisch gedruckte Schrauben für die Genius-Kinderreporter

Ersatzteile schnell und einfach gedruckt

Beim 3D-Druck werden dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufgebaut. Zuerst wird das benötigte Ersatzteil am Computer entworfen. Die Datei wird dann an den 3D-Drucker gesendet. Viele 3D-Drucker besitzen eine Düse. Diese Düse erwärmt das Material, aus dem das Ersatzteil später sein soll. Das ist meistens Plastik, aber auch aus Metall oder Keramik kann man Teile drucken. Das Plastik wird so weit erwärmt, bis es flüssig ist. Am Ende der Düse tritt dann ein dünner und weicher Faden aus. Nun wird die erste Schicht gedruckt. Ist diese Schicht getrocknet, druckt der 3D-Drucker die nächste Schicht auf die erste oben drauf. Das passiert so lange, bis das Ersatzteil fertig gedruckt ist.

So sieht es aus, wenn der 3D-Drucker Schicht um Schicht zusammenfügt

Aber das ist nicht die einzige Technik, wie man dreidimensional drucken kann. Eine andere Technik des 3D-Drucks ist das selektive Laserschmelzen. Dabei nutzt man das Material in Pulverform. Das Pulver wird auf eine Bauplattform aufgebracht. Ein Laser zeichnet dann die Konturen des Ersatzteils nach. Durch die Wärme des Lasers verschmelzen die einzelnen Pulverkörnchen miteinander. Nun wird die Bauplattform abgesenkt, eine neue Schicht Pulver aufgetragen und der Laser lässt die nächste Pulverschicht mit der ersten Schicht zu einem festen Bestandteil verschmelzen. Diese Technik verwendet man eher bei Metall.

3D-Druck schont die Umwelt

Durch den 3D-Druck können Ersatzteile auch umweltfreundlicher hergestellt werden. Für wenige Ersatzteile müssen dann keine großen Maschinen angeschaltet und durch die schnelle Produktion der Teile mit dem Drucker müssen diese auch nicht gelagert werden. Die Ersatzteile werden einfach vom Kunden bestellt, am Computer designt, gedruckt und sofort verschickt. Bestellt der Kunde weitere Teile nach, sucht man einfach die Datei im Computer und druckt weitere. Außerdem entsteht beim 3D-Druck kaum Müll.

Die Kinderreporter Emma und Nick waren für dich auf der IAA und haben sich mal ganz genau angeschaut, wie so ein 3D-Drucker funktioniert. Sie durften sogar etwas mitnehmen – aber schau es dir selbst an:

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Alle Bilder: Daimler AG

Was kann die neue Generation Roboter anders als die Roboter, die wir schon kennen? Können Ersatzteile auch aus dem Drucker kommen? Wie hilft mir mein Auto, wenn ich abgelenkt bin? Diesen Fragen gehen Emma und Nick in ihrem neuesten Video auf den Grund – in dem sie auch in einem ganz besonderen Transportmittel Platz nehmen. Sei gespannt, was sie während ihres spannenden Messebesuches alles entdeckt haben!

Schau dir gleich ihre Videoreportage an:

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Die Anfänge…

3D-Druck Prothese
3D-Drucker können ziemlich viel, auch diese Handprothese wurde einfach gedruckt

Schmuck, Werkzeuge, Prothesen… Die Liste mit Produkten, dich sich mit so einem 3D-Drucker herstellen lassen scheint aktuell endlos. Doch seit wann ist das eigentlich so? Als Erfinder des 3D-Druck gilt der Amerikaner Chuck Hull, der seine Druck-Technologie bereits 1986 als Patent anmeldete. Allerding war das komplette Verfahren eines 3D-Drucks sehr teuer  und aufwändig. Es dauerte einige Jahre als zum Beginn des 21. Jahrhunderts die Kosten für eine 3D-Produktion anfingen zu sinken. Erst dadurch wurden die Geräte auch für Masse und vor allem viele Unternehmen interessanter. Seither findet er in vielen unterschiedlichen Branchen Verwendung, wie z.B. in der Architektur, im Automobildesign oder im Maschinenbau. Besonders häufig werden mit den Geräten Prototypen für spezielle Design-Entwürfe gedruckt – die Umsetzung des realen Bauteils kann somit deutlich beschleunigt werden.

Die Technologie…

Technik
Beim 3D-Druck entsteht ein Gegenstand in dem er Schicht für Schicht vom Drucker aufgebaut wird

Wenn Gegenstände aus Plastik oder anderen Materialen gefertigt werden, geschieht dies normalerweise in einem sogenannten subtraktiven Prozess. Dabei wird das Teil aus einem Materialblock gefräst. Ganz anders beim 3D-Druck: Bereits Erfinder Hull etablierte den Begriff der „additiven Herstellung“. Hier werden die unterschiedlichen Werkstoffe, ob Plastik, Metall oder Keramik übereinander geschichtet. Dadurch verbraucht man nur so viel Rohmaterial, wie auch tatsächlich benötigt wird und es entsteht deutlich weniger Abfall.

Noch vor dem eigentlichen Druck muss der gewünschte Gegenstand jedoch erst einmal mithilfe einer speziellen digitalen Software am Computer designet werden. Das entworfene Objekt wird dann von der Software automatisch in einzelne Schichten unterteilt. Diese Info geht nun an den 3D-Drucker, der jede einzelne ca. 0,1 Millimeter dicke Lage reproduziert und aufeinander sprüht. Die verbundenen Einzelschichten ergeben am Ende den fertigen Gegenstand.

Der Hype…

Drucker
In einem 3D-Drucker steckt ziemlich viel Technik, deswegen sind sie nach wie vor sehr teuer

Weniger Rohstoffverschwendung, Produktion vor Ort, Einsparungen beim Transport usw. Bei so vielen Vorteilen ist die Begeisterung rund um den 3D-Druck natürlich riesig. Viele Experten gehen davon aus, dass das Verfahren das Potential besitzt, unsere Industrie und Wirtschaft komplett zu verändern. Sogar im privaten Umfeld könnte der 3D-Druck schon bald immer wichtiger werden, wenn Smartphonehüllen oder Ersatzteile für die Spülmaschine einfach selber ausgedruckt werden können.

Doch viele dieser Theorien sind mittlerweile schon ein paar Jahre alt. Stellte man sich vor drei Jahren noch vor, dass heutzutage der 3D-Druck eine neue Ära einläuten wird , ist seither nicht viel passiert: Bei uns zu Hause stehen immer noch ganz normale Papierdrucker und auch viele Unternehmen setzen nach wie vor auf das klassische Fräsen. Die Kosten für die 3D-Geräte sind nämlich nach wie vor hoch und auch der Druckprozess für ein einzelnes Bauteil dauert vergleichsweise sehr lange. Zwei wichtige Faktoren, die die Euphorie bis heute bremsen.

Die Zukunft…

Der erste Hype von vor ein paar Jahren ist also etwas abgeflacht. Trotzdem hat der 3D-Druck den Status einer „Spielerei“ bereits weit überschritten. Zwar scheint das Verfahren aktuell für Massenproduktionen noch ungeeignet, dennoch kann man davon ausgehen, dass sich die Technologie weiterhin schnell weiterentwickeln und verbreiten wird. Vor allem für spezielle Bauteile ist die Drucktechnik genial. So gibt es bereits Konzepte für eine Mondbasis oder Häuser auf dem Mars, die mit Hilfe von 3D-Druck entstehen sollen.  Aber auch bei weniger spektakulären Anwendungen könnte sich der 3D-Druck schnell etablieren. So planen auch Automobilhersteller wie Daimler, die Technik im Rahmen der Smart Factory für die Entwicklung von Prototypen oder speziellen Werkzeugen einzusetzen.

Bis du dir Schmuck oder Spielzeug einfach ausdrucken kannst, werden bestimmt noch ein paar Jahre vergehen. In der Industrie wird der 3D-Druck jedoch vermutlich schon bald zum Mainstream gehören.

 

Bilder: pixabay.com