3D-Printing vom Schreibtisch aus

29.04.2010

Die neue Dimension beginnt

Es klingt immer noch nach einer Zukunftsvision. Ein Ingenieur oder Designer entwickelt eine Idee für ein neues Produkt und gestaltet sie mit Hilfe von Computerprogrammen. Die Entwurfsdaten gehen dann an den Printer, der aber statt einer Zeichnung auf einem Blatt Papier ein 3D-Prototypmodell produziert. Die Technologie der so genannten additiven Fertigungsverfahren gibt es schon seit über zwanzig Jahren. Allerdings waren die Printer bisher sehr groß und sehr teuer, so dass sie lediglich in führenden Wirtschaftszweigen, wie dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrtindustrie oder der Medizintechnik zum Einsatz kamen. Vor wenigen Wochen begann nun eine neue Epoche, die 3D Printing alltäglicher werden lässt.

3D-Rapid-Prototyping-Printer

Anfang April 2010 brachte die Firma Hewlett-Packard Development Company, L.P. (HP) den bürotauglichen HP Designjet 3D Printer auf den Markt. Ab Mai ist er in zwei Varianten im Handel erhältlich. Mit ihm lassen sich 3D-Modelle aus professionellen Zeichenprogrammen (CAD) als Prototypen aus Plastik herstellen. Dazu wird im Printer aufgerollte ABS-Plastik teilweise geschmolzen, um daraus Schicht für Schicht ein Modell aufzubauen. Während das Printermodell Designjet 3D nur elfenbeinfarbene Gegenstände mit 203 mm Breite, 152 mm Tiefe und 152 mm Höhe erstellen kann, bietet der Designjet Color 3D acht Farben an. Eine Farbmischung innerhalb eines herzustellenden Gegenstandes ist jedoch nicht möglich, das heißt der Druckvorgang findet auch bei dem Colordrucker immer nur in einer Farbe statt. Dafür bietet die Colorvariante aber einen 30 Prozent größeren Bauraum für Objekte mit bis zu 203 mm Tiefe und einen Schnellbau-Modus. Angeschlossen werden die dreidimensionalen Drucker an herkömmliche Windows-PCs. Die Steuerung übernimmt das jeweilige CAD-Programm. Die Installation ist nicht schwieriger als bei einem Farblaserdrucker und dank kompakter Maße passt die neue Printergeneration sogar auf den Schreibtisch. Der Druckvorgang ist geräuscharm und erzeugt weder Staub noch Schadstoffe. Das Verfahren arbeitet mit verflüssigtem ABS-Kunststoff, den der Printer Schicht für Schicht mit Düsen aufträgt. Zusätzlich kommt noch ein Trägermaterial zum Einsatz, das die späteren Lücken auffüllt. ABS ist ein stabiles und haltbares Thermoplast. Direkt aus dem CAD-System lassen sich damit perfekt funktionierende Modelle bauen, die Funktionstests unter echten Bedingungen standhalten. Die Modelle aus dem 3D-Printer können geschliffen, gefräst, gebohrt und geschmirgelt, lackiert oder verchromt werden. Eine beim Bau erzeugte Hilfskonstruktion aus Stützmaterial sorgt dafür, dass auch Modelle mit komplexen Hinterschnitten, Gewinden, beweglichen Komponenten und selbst frei beweglichen Elementen in Hohlräumen möglich sind. Die Stützkonstruktion wird nach Fertigstellung des Modells einfach automatisch ausgewaschen.
Die Vorgeschichte der neuen 3D-Printer ist kompliziert. Beteiligt sind neben HP auch die Unternehmen alphacam und Stratasys. Die Technik wurde ursprünglich vom US-amerikanischen Unternehmen Stratasys entwickelt und von alphacam im deutschsprachigen Europa eingeführt. Hier werden sie unter dem Namen Dimension 3D vermarktet. HP schloss eine OEM-Vereinbarung mit alphacam und kann jetzt deren Geräte unter eigenem Label anbieten.
Preislich bleiben die 3D-Printer für den Zuhause-Bereich eher unerschwinglich. Für Unternehmen sind Anschaffungskosten von unter 13.000 Euro für den HP Designjet 3D und von über 19.000 Euro für den HP Designjet Color 3D durchaus interessant. Nie zuvor war es Konstrukteuren, Entwicklern, Ingenieuren, Designern und Architekten preiswerter möglich, im Büro selbst Modelle mit einem 3D-Printer herzustellen. Damit steigt die Effizienz von Design- und Entwicklungsprozessen enorm. Es wird nur eine Frage der Zeit sein, bis sich auch Privatkunden 3D-Printer leisten können. Schließlich waren auch die ersten Laser- oder Tintenstrahl-Drucker in den Anfangsphasen für Heimanwender viel zu teuer.

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