Möglichkeiten des 3D-Drucks

Nessan Cleary teilt die aktuellen Möglichkeiten der 3D-Drucktechnologie.

Rückblickend können wir feststellen, dass sich die 3D-Drucktechnologie in den letzten zehn Jahren recht schnell weiterentwickelt hat, was wiederum Druckdienstleistern die Beurteilung erleichtert, ob dieser Markt eine realisierbare Möglichkeit zur Diversifizierung ihres Geschäfts bietet. Es steht außer Frage, dass die meisten Druckunternehmen über die erforderlichen Fähigkeiten verfügen sollten, um auf den 3D-Druck umzusteigen. Die Frage, die sich die meisten Drucker stellen müssen, lautet jedoch: Was für ein Druckertyp sind sie?

Dies liegt daran, dass sich der 3D-Druck von einer neuartigen Technologie zu einem vollständigen Marktsegment für additive Fertigung entwickelt hat. Gleichzeitig ist die Drucktechnik, insbesondere im Großformatbereich, inzwischen in vielen Industriebereichen weit verbreitet. Daher haben Drucker, die sich in erster Linie als Drucker verstehen, möglicherweise das Gefühl, dass es in der Grafikbranche nur begrenzte Möglichkeiten für den 3D-Druck gibt.


Aber auch Unternehmen, die sich stärker mit industriellem Druck befassen, dürften feststellen, dass der Einstieg in die additive Fertigungstechnologie eine logische Ergänzung zu der bereits eingesetzten Drucktechnologie darstellt. Schließlich sind viele der Anbieter, die Druckmaschinen, Tinten, Software und andere Komponenten herstellen, die in der grafischen Druckindustrie verwendet werden, bereits auf den Trend der additiven Fertigung aufgesprungen.

HP hat beispielsweise eine Reihe von 3D-Druckern entwickelt, die auf der gleichen Thermodruckkopftechnologie basieren, die auch in seinen Grafikdruckern verwendet wird. Darüber hinaus nutzt HP eigene 3D-Drucker, um Teile für seine Latexdrucker herzustellen. Ricoh verkauft eine Reihe von 3D-Druckern und bietet einen Bürodruckservice an. Mimaki bietet bereits einen 3D-Drucker an, der hauptsächlich für die Herstellung von Modellen und Prototypen verwendet wird. Darüber hinaus untersucht das Unternehmen den Einsatz von 3D-Druck für die Entwicklung von Lebensmittelautomaten.

Anwendungsmöglichkeiten

Noch vor wenigen Jahren bestand die Hauptmarktchance neben der Herstellung von Spezialvorrichtungen, Beschlägen und Vorrichtungen in der Herstellung von Prototypen, und die Nachfrage nach diesen Dingen ist immer noch groß. Es gab einige Möglichkeiten, Kleinauflagen von Endverbrauchsteilen zu produzieren, aber wie in den Anfängen des Digitaldrucks fehlt den Kleinauflagen das Volumen, um die konventionelle Fertigung hinsichtlich der Preisgestaltung in Frage zu stellen. Allerdings sind die Maschinen, wie wir beim Digitaldruck gesehen haben, schneller und effizienter geworden, sodass die Auflagenhöhen so weit angestiegen sind, dass die additive Fertigung immer mehr als kosteneffiziente Option angesehen wird, insbesondere für Ersatzteile und Komponenten, die nicht mehr benötigt werden müssen in geringer Zahl ersetzt werden.

Gleichzeitig ist die Auswahl an Materialien, die 3D-gedruckt werden können, erheblich gewachsen, was zu niedrigeren Preisen und mehr Funktionalität führt. Dazu gehören viele verschiedene Arten von Kunststoffen, sowohl starre als auch flexible, und in technischen Qualitäten mit unterschiedlichen Eigenschaften erhältlich, wie z. B. einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht oder Beständigkeit gegen Hitze oder bestimmte Chemikalien. Andere Materialien sind Gummi und sogar holzbasierte Filamente. In den letzten Jahren kam es auch zu einer Öffnung des Metalldruckmarktes, die vor allem durch den verstärkten Einsatz der Inkjet-Technologie beim Binder Jetting vorangetrieben wurde. Hierbei wird das Baumaterial, das in Pulverform geliefert wird, auf einem Bett ausgebreitet und die Bindemittelflüssigkeit dann genau an die gewünschte Stelle gespritzt, damit ein Teil dieses Pulvers zu einer festen Schicht zusammenklumpt. Dieser Vorgang wird dann Schicht für Schicht wiederholt, um das Objekt aufzubauen. Diese Technik kann bei einer Reihe verschiedener Materialien sowie bei Metall angewendet werden.


Eine relativ einfache Anwendung ist die Herstellung von Formen, wobei der 3D-Druck viel schneller und kostengünstiger ist als die meisten herkömmlichen Methoden. Dies ist ein attraktiver Arbeitsbereich, zum einen, weil er wirklich eine bessere Lösung bietet, zum anderen aber auch, weil die fertigen Teile mit denen konventionell hergestellter Teile identisch sind und daher keine weitere Zertifizierung für diese Teile erforderlich ist. Es gibt verschiedene Arten von Formen, wobei Sandguss besonders beliebt ist. Fujifilm Dimatix hat gerade einen neuen Druckkopf vorgestellt, der speziell für den Druck von Formen für Sandguss und Metall-Binder-Jetting gedacht ist. Der Starfire SG1024 L3F wurde für die Bewältigung der aggressiven Bindemittelflüssigkeit entwickelt, die typischerweise in diesen Anwendungen verwendet wird.

Ein weiterer wachsender Markt ist der Bekleidungsmarkt, wo 3D-Drucker zur Herstellung maßgeschneiderter Knöpfe eingesetzt werden. Stratasys hat einen 3D-Drucker speziell für den Textilmarkt vorgestellt, den J850 Techstyle, der geprägte Designs direkt auf Textilien drucken kann. Dies kann für Logos verwendet werden und Text und Grafiken in mehreren Farben enthalten. Der Techstyle ist ein Polyjet-Drucker, der ein Harzmaterial ausspritzt, das dann durch Einwirkung von ultraviolettem Licht polymerisiert wird. Es kann auf Kleidungsstücke wie Baumwoll- oder Jeanskleidung und Accessoires wie Handtaschen drucken.

Es gibt viele Beispiele dafür, dass 3D-Drucker zur Herstellung von Ersatzteilen eingesetzt werden. Chiltern Railways verfügt über 3D-gedruckte Ersatzteile für die Sitze seiner Personenzüge. Die Teile, einschließlich Armlehnen und Haltegriffe, wurden auf einem Stratasys Fortus 450mc FDM-Drucker unter Verwendung von Ultem 9085-Harz hergestellt, das gemäß den Feuer-, Rauch- und Toxizitätsstandards der Bahnindustrie zertifiziert wurde.

Ein weiteres Beispiel: Die deutsche Marke Sienna Garden, die eine Reihe von Gartenmöbeln verkauft, druckt Ersatzteile auf Abruf in 3D. Bei den Ersatzteilen handelt es sich meist um Fußkappen oder Gelenke aus Kunststoff, die kaputt gehen oder einfach verschleißen. Diese Teile sind klein und relativ kostengünstig in kleinen Mengen zu drucken. Durch den On-Demand-Druck werden die Kosten für die Bestandsverwaltung bei der Lagerung in einem Lager eingespart. Das gleiche Argument – die Senkung der Kosten für die Bestandsverwaltung – hat den Übergang vom Buchdruck zum Digitaldruck vorangetrieben und ist der Grund für das Wachstum des Digitaldrucks für Etiketten und Verpackungen.

Aus Sicht des kommerziellen Druckmarktes liegt die additive Fertigung immer noch rund 20 Jahre hinter dem Digitaldruckmarkt. Zu dieser Zeit begannen Akzidenzdruckereien gerade erst mit der Installation digitaler Maschinen wie der In der Praxis bedeutet dies, dass Designer und Hersteller gerade erst beginnen, den 3D-Druck als Option für kleine Produktionsserien in Betracht zu ziehen. Im Laufe des nächsten Jahrzehnts wird dies die Fertigung verändern, da keine Notwendigkeit besteht, spezielle Produktionslinien einzurichten. Damit ist die Tür für Büros offen, die auf unterschiedliche Arten von Organisationen und Anwendungen eingehen können, so wie es Druckdienstleister derzeit tun.