Die 3D-Drucktechnologie wird die Massenfertigung zunehmend in Richtung einer personalisierten Produktion verändern.
Zu ihren herausragenden Vorteilen zählen niedrigere Fertigungskosten, höhere Produktivität und die integrierte Herstellung komplexer Strukturen.
Das Grundprinzip ist die additive Fertigung, bei der Material Schicht für Schicht aufgetragen wird.
Da Bauteile beim 3D-Druck als Ganzes entstehen, werden keine eingebetteten Materialien benötigt, die das Werkstück während des Aufbaus stützen. Das unterscheidet das Verfahren von den meisten traditionellen Fertigungsprozessen.
Beim 3D-Druck können Bauteile in nahezu jedem denkbaren Winkel auf der Bauplattform positioniert werden.
Deshalb muss die 3D-Drucktechnologie die Einschränkungen verschiedener Materialbearbeitungsverfahren kaum berücksichtigen. Entscheidend ist vor allem die räumliche Beziehung zwischen den Objekten.
Die gebündelte Formgebung und Fertigung kann die Materialausnutzung der Anlagen deutlich verbessern, den Energieverbrauch und Materialabfall senken und den Produktionsprozess umweltfreundlicher machen.
Derzeit zeigt sich der Entwicklungsengpass der 3D-Drucktechnologie vor allem in zwei Bereichen.
1) Die 3D-Drucktechnologie ist zu teuer und es fehlt an genügend Anwendungsbereichen.
Der technische Entwicklungsstand des 3D-Drucks ist bislang noch nicht ausgereift.
Vor dem Druck muss zunächst ein präzises Koordinatensystem eingerichtet werden.
Der gesamte Prozess erfordert das Zusammenspiel zahlreicher Bereiche wie Software, Anlagen und Materialien.
Die Entwicklung der beiden letztgenannten Bereiche befindet sich noch in der Erprobungsphase.
Hochpräzise 3D-Drucker sind derzeit noch teuer. Die meisten Programme zur Erstellung von 3D-Modellen erfordern zudem komplexe Bedienkenntnisse und eine gewisse Einarbeitungszeit, was die schnelle Verbreitung im privaten Bereich erschwert.
2) Einschränkungen bei Druckqualität und Materialien.
Die Druckgenauigkeit verschiedener 3D-Drucker unterscheidet sich derzeit erheblich.
Kommerzielle Desktop-3D-Drucker weisen häufig eine unzureichende Genauigkeit auf. Die Maßanforderungen und Oberflächenqualität der gedruckten Produkte erfüllen daher oft nicht die höheren Nutzungsanforderungen.
Auch die Auswahl an Rohstoffen ist bislang stark begrenzt und kann nicht mit der Vielfalt traditioneller Fertigungsmaterialien mithalten.
Da das Formgebungsverfahren noch nicht ausgereift ist, erreicht die Festigkeit der fertigen Produkte häufig nicht den erforderlichen Standard. Nachbearbeitungsverfahren wie eine Wärmebehandlung sind weiterhin nötig, um die Festigkeit zu erhöhen. Das schränkt den Einsatzbereich des 3D-Drucks erheblich ein.
Derzeit können mit der 3D-Drucktechnologie verschiedene Materialklassen noch nicht gleichzeitig gedruckt werden.
Daher beschränkt sich der häufigste Einsatz weiterhin auf Produkte mit relativ einfachen Funktionen und Strukturen.
Mit der weiteren Entwicklung der Computertechnik und neuer Fertigungsindustrien dürfte sich die 3D-Drucktechnologie künftig jedoch schneller und besser weiterentwickeln.
