Arbeiten mit 3D-Druckern: Revolution in kleinen Schritten

Dinge aus dem Drucker: Die 3D-Technik stellt neue Anforderungen an die Beschäftigten.

Zu Hause haben sie bislang nur wenige, doch kaum etwas wirft seine Schatten derzeit so voraus wie die Zukunft aus dem 3D-Drucker. Das Architekturbüro von Norman Foster hat zum Beispiel zusammen mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA eine 3D-gedruckte Mondbasis vorgestellt und sehr weit in die Zukunft gesehen. Etwas irdischer, aber kaum weniger spektakulär planen niederländische Architekten schon die ersten Häuser, die gedruckt werden. Ganz im Alltag angekommen ist inzwischen das Unternehmen Microsoft, das demnächst seine Spielkonsolenkamera Kinect mit einem 3D-Scanner ausstattet, so dass beliebige Umgebungen und Gegenstände zu Hause dreidimensional repliziert werden können. Die Drucker dafür gibt es seit mehreren Jahren. Um Spielzeug handelt es sich nicht.

Längst können kleine Bauteile und Werkzeuge für das Handwerk oder Knochenteile in der Medizin als passgenaue Einzelstücke hergestellt werden. Der Umfang an Materialien, die dafür verwendet werden, wächst mit den Erwartungen, die an die neue Technologie herangetragen werden. Auf dem Mond soll beispielsweise der Mondstaub selbst in stabile Wände verwandelt werden.

Für Ingenieure stecken in diesen Szenarien Herausforderungen, die sich schon heute bemerkbar machen, die allerdings nicht als Revolution über die Berufe hereinbrechen, sondern die Bandbreite der Tätigkeitsfelder allmählich vergrößern. Man müsse das Thema unter dem Begriff der „Ergänzung“, nicht des „Wandels“ betrachten, sagt Jean Haeffs, Geschäftsführer der VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik. „Noch entspricht die zu erreichende Materialqualität nicht allen Anforderungen, und auch die Geschwindigkeit der Herstellungsprozesse für 3D-gedruckte Bauteile ist noch wenig konkurrenzfähig.“ Die klassischen Herstellungsverfahren werden den Ingenieurberuf also weiterhin prägen.

Auch in der Ausbildung für Berufe der Fertigungstechnik ist die neue 3D-DruckTechnologie „eine kleine Ergänzung, die neben den klassischen Verfahren Einzug in den Maschinenbau nimmt“, sagt Haeffs. Die Ausbildungsstätten haben sich auf sie schon eingestellt. „Es gibt eine ganze Reihe von Lehrstühlen in Universitäten und Instituten, die sich intensiv mit den Verfahren auseinandersetzen und sie weiterentwickeln“, sagt Haeffs.

Die Fraunhofer-Gesellschaft beispielsweise fasst die „generativen Fertigungen“, die mit 3D-Druckern heute möglich seien, unter dem Stichwort „ressourcenschonende Produktion“. Im Gegensatz zu den reduzierenden Verfahren des Schleifens, Hobelns und Fräsens erzeugen 3D-Drucker ihr Produkt Schritt für Schritt durch das Auftragen und Festigen einzelner Schichten. Wenn auch die Vorteile einer Serienproduktion nie aufgewogen werden können, bieten 3D-Drucker Planungsvorteile für die Herstellung von Prototypen, die schneller und individueller erzeugt werden können als mit jedem anderen Verfahren. Bedeutsam ist auch, dass für die Herstellung keine weiteren Werkzeuge als die 3D-Drucker notwendig sind und Formen erzeugt werden können, beispielsweise „Hohlkörper und filigrane dreidimensionale Gitter- oder Stützstrukturen, die so in keinem anderen Fertigungsverfahren herstellbar sind“, sagt Haeffs.

In der Industrie zahlen sich diese Vorteile schon heute aus. Für manche Produkte verspricht das additive Verfahren eine „Gewichtsreduktion von 30 bis 70 Prozent“, sagt Bastian Schäfer, der bei Airbus an der Weiterentwicklung von Flugzeuginnenräumen arbeitet. Kosten- und Materialfragen verhindern heute noch den flächendeckenden Einsatz additiver Herstellungsverfahren im Flugzeugbau. In fünf bis zehn Jahren werden sie aus dem Alltag nicht wegzudenken sein. In Partnerschaft mit der Technischen Universität Hamburg-Harburg und einigen privaten Forschungseinrichtungen arbeitet Airbus intensiv an der Ausschöpfung der neuen Potentiale. Diese liegen auch darin, dass sich neben der Form die Gewichtsverteilungen und Festigkeiten von Produkten im additiven Verfahren besser kontrollieren lassen. An Ingenieure, die künftig computergenerierte Modelle direkt ausdrucken können, stellt die Beurteilung der Arbeitsergebnisse neue Anforderungen. Sie müssen insbesondere die mathematischen Modelle verstehen, sagt Schäfer.

Von einer Revolution ist aber weder beim VDI noch bei Airbus die Rede. Tatsächlich neu sei der Preis, zu dem der technische Reifegrad heute erreicht werden könne. Die Herstellung von Prototypen mit generativer Fertigung gibt es nämlich seit rund 20 Jahren. „Wegen der niedrigen Kosten, zu denen man heute 3D-Druckverfahren durchführen kann, treten wir jetzt aber in eine Phase ein, in der sie vom Markt an- und ernst genommen werden“, sagt Haeffs. Insofern sei es spannend, was in den nächsten Jahren tatsächlich entstehe. Nur die Mondbasis bleibt vorerst ein Konzept.

 

Quelle:

www.faz.net/aktuell/beruf-chance/arbeitswelt/ingenieure/arbeiten-mit-3d-druckern-revolution-in-kleinen-schritten-12145913.html