Die Industrie setzt sie schon seit vielen Jahren ein – 3D-Drucker sind ungeheuer praktisch, wenn es um die Erstellung von Prototypen geht. Nach genauen Berechnungen entsteht in kürzester Zeit und ohne viel Aufwand ein 3D-Modell des Produkts. Frühere Techniken, wie das Spritzgussverfahren, sind deutlich weniger effizient. Und auch zur Serienfertigung werden bereits 3D-Drucker verwendet, zum Beispiel in der Medizin- oder Raumfahrttechnik. Kein Wunder – industrielle 3D-Drucker sind absolute Präzisionsinstrumente.
Wie funktioniert ein 3D-Drucker eigentlich?
Entscheidend bei 3D-Druckern ist eine spezielle Software, die in der Lage ist, Konstruktionsdaten (CAD-Dateien) zu verarbeiten. Vereinfacht gesagt, speist man den Drucker mit Daten, die genau festlegen, wie das dreidimensionale Objekt am Ende aussehen soll. Der Drucker „baut“ es dann nach. Sein Werkstoff ist bei einfachen Geräten für den Privatgebrauch ein Kunststoff oder Kunstharz, der in einer Düse durch Hitze verflüssigt und dann schichtweise wieder aufgebaut wird. So entsteht eine exakte Form ohne Verschnitt oder sonstigen Materialverlust. Die Technik entwickelt sich derzeit in raschem Tempo weiter – immer größere Objekte sind möglich, verschiedene Werkstoffe und Farben können miteinander kombiniert werden. Immer schneller, immer raffinierter werden die Verfahren. Teure industrielle 3D-Drucker arbeiten nicht nur mit Kunststoff – auch Metalle wie Titan oder Edelstahl, Sand, Glas, Keramik und sogar Beton werden für den Formendruck eingesetzt. Eine Besonderheit ist die Erforschung der sogenannten „additiven Verfahren“ für Fleischersatzprodukte. Im 3D-Druck entstehen dabei aus Stammzellen oder pflanzlichen Proteinen Steaks und Hamburger-Patties – hier erschließt sich der ökologische Nutzen sofort.
3D-Drucker für Privathaushalte – eine große Chance
Es gibt viele Hoffnungen, die mit der neuen Technik verknüpft sind. In der Tat klingt die Idee großartig, wenn man erst einmal seine Phantasie schweifen lässt. So könnte es zum Beispiel ein Segen sein, Ersatzteile selbst herstellen zu können – besonders solche, die es sonst nicht (mehr) zu kaufen gibt. Alles, was man braucht, ist ein druckerfähiger Konstruktionsplan. Den könnten entweder die Hersteller zur Verfügung stellen oder findige Plattformen, die sich darauf spezialisiert haben, Daten zu liefern. Bereits heute liefern etliche Anbieter solche Baupläne. Mit Hilfe einer Software könnte sich bald jeder selbst das ausdrucken, was ihm gerade fehlt. Noch reden wir über einfache Gegenstände wie Vasen, Handyhüllen, Bauklötze oder Spielfiguren. Doch es erscheint nicht mehr absurd, dass wir uns ebenso gut Brillenfassungen, selbst designten Schmuck, Schuhe oder Möbelstücke ausdrucken könnten. Hersteller könnten auf lange Sicht Teile der Produktion zum Konsumenten verlagern – sie liefern nur noch das „Rezept“ – kochen muss bzw. kann der Kunde selbst. Stichwort: Dezentralisierung. Mit allen Vorteilen, vor allem der Individualisierung des Produkts. Denn Größe und die Details könnten sich ja selbst bestimmen lassen.
3D-Technik – umweltfreundlich und sauber?
Technikbegeisterte Stimmen loben das Verfahren noch aus anderen Gründen. Es gibt praktisch keinen Materialverlust – man muss keine Formen herstellen, nichts herauslösen. Was sich früher nicht mehr lohnte herzustellen, weil die Nachfrage schwand, kann jetzt problemlos gefertigt werden. Stückzahl: eins. Das eröffnet außerordentliche Möglichkeiten im großen Markt der Ersatzteile. Elektrogeräte werden leichter zu reparieren sein, bruchempfindliche Kleinteile aus Kunststoff lassen sich einfach austauschen, Zahnräder einwechseln. Was gebraucht wird, wird gedruckt. Es klingt, als ließen sich Verschwendung und Verschleiß einfach stoppen.
Doch 3D-Drucker haben auch eine Kehrseite. Denn noch steckt die Technik in den Kinderschuhen, gemessen an zukünftigen Möglichkeiten. Die Innovationszyklen der Geräte werden kurz sein – wer heute einen 3D-Drucker anschafft, hält, zuhause angekommen, schon ein veraltetes Gerät in Händen. Schon morgen werden die Drucker nicht nur günstiger, sondern viel besser sein. So werden die 3D-Drucker selbst für eine Flut von Elektroschrott sorgen. Die Technik fasziniert, jetzt wird ausprobiert, was möglich ist. Wir werden Dinge drucken, die wir nicht brauchen, um zu sehen, ob es funktioniert. Je günstiger der Druck wird, desto größer wird die Versuchung sein, eine Vase zu drucken, die uns dann doch nicht gefällt. Bedienfehler und Probleme mit Daten oder Software werden für unzählige Fehldrucke sorgen, was die Menge an Kunststoffabfall erhöht. Entscheidend wird hier sein, inwieweit Recycling in die Technologie miteingebunden wird (wie in diesem Beispiel aus der Forschung) bzw. welche anderen umweltfreundlichen Werkstoffe kommen werden. Besonders vielversprechend ist bislang die biologisch abbaubare Polymilchsäure (PMA), ein Polyester, das aus der Fermentation z. B. von Zuckerrohr oder Mais gewonnen wird. Weitere Biokunststoffe werden derzeit erforscht, sind allerdings noch nicht im großen Stil einsetzbar. Derzeit ebenfalls noch kritisch zu sehen ist die Energiebilanz bei 3D-Druckern. Die magischen Kisten sind echte Stromfresser.
So muss man im Augenblick noch beide Seiten sehen, die Chancen, aber auch die Nachteile der neuen Technologie, die unseren Alltag sicher eines Tages deutlich verändern wird. Wer im 3D-Drucker eine ökologische Wunderwaffe gegen viele Umweltprobleme sieht, wird wahrscheinlich genauso enttäuscht werden wie alle, die einmal vom papierlosen Büro durch die Digitalisierung träumten.
Weitere Informationen zum Thema:
Verschiedene Anwendungsbereiche und eine kritische Betrachtung bei Green IT Solutions:
3D-Druck – Chance für eine nachhaltige Zukunft?
Das Immobilien-Portal Streifzugmedia berichtet über die Möglichkeiten von 3D im Hausbau:
reset.org beleuchtet die Nachhaltigkeitsaspekte der 3D-Technologie:
3D-Druck: Eine Chance für die Nachhaltigkeit?
Das Umweltbundesamt lenkt den Blick auf Schadstoff- und Feinstaubbelastung beim privat genutzten 3D-Drucker (Video):
