Design

3D-Printing: Komm, wir drucken ein Haus

Läuten neue 3D-Drucktechniken eine industrielle Revolution ein? Werden wir uns unsere Zahnbürste bald selbst ausdrucken? Ein Überblick über die realistischen Möglichkeiten des viel besprochenen Produktionsverfahrens und ein Ausblick auf die Zukunft.

Texte
Marie-Sophie Müller

EOS und New Balance: Personalisierte Laufschuhe

Jeder Mensch läuft anders. Wenn es wie bei Spitzensportlern um Hundertstelsekunden geht, lohnt es sich, die Spikes der Laufschuhe individuell anzupassen, um Bestzeiten zu ermöglichen. Mithilfe eines 3D-Druckers der Firma EOS und eines speziell entwickelten Nylongemischs konnte New Balance auf der Grundlage biomechanischer Daten der Läufer, wie zum Beispiel Krafteinwirkungen und Druckwerte, Spikeplatten generieren, die per 3D-Druckverfahren gefertigt wurden. Bei der gewöhnlichen Herstellung eines Sportschuhs benötigt jede Platte mehrere Spritzgussformen unterschiedlicher Größe. Jede von ihnen ist teuer und dient der Herstellung Tausender baugleicher Platten. Mit der 3D-Technologie kann die Spikeplatte materialschonend und in kürzester Zeit immer wieder erneuert oder angepasst werden. Das ermöglicht: individuell angepasste Laufschuhe on demand.

Joris Laarman: Fußgängerbrücke in Amsterdam

Der holländische Designer Joris Laarman experimentiert schon seit Jahren mit 3D-Technologien. Das computergenerierte und an Wachstumsprinzipien von Knochen angelehnte Design seines Bone Chair von 2006 machte ihn weltweit bekannt. Nun hat er einen Weg gefunden, frei im Raum und in theoretisch unendlich großen Strukturen „drucken“ zu können. Mit Schweißmaschinen ausgestattete Roboterarme sind so programmiert, dass sie Tropfen geschmolzenen Stahls zu stabilen und komplexen Strukturen zusammensetzen können. 2017 soll so die erste Brücke über eine Gracht in Amsterdam entstehen.

Der 3D-Drucker von BigRep

Er hat ein Druckvolumen von einem Kubikmeter und ist damit der größte serienmäßig hergestellte 3D-Drucker weltweit. Mit etwa 50.000 Euro kostet der BigRep One aus Berlin nur einen Bruchteil der Industriemodelle, die allerdings leistungsfähiger sind. Der Drucker verkauft sich seit 2014 weltweit. Ein Bushersteller in Australien nutzt ihn beispielweise, um Fronten zu „drucken“. In der Medizintechnik können Prothesen schnell und individuell angefertigt werden. Doch wird er insbesondere für die Entwurfsphase, das Prototyping genutzt, was Neuentwicklungen viel schneller, materialschonender und kostengünstiger macht.

Drucker i3 Berlin

Mit 20 mal 20 mal 20 cm Bauraum in einem weitaus kleineren Format als der BigRep One, aber nach demselben Prinzip druckt der i3 Berlin, ein 3D-Drucker, der von einer Community in Workshops über zwei Jahre weiterentwickelt wurde. Mittlerweile findet sich eine Open-Source-Bauanleitung im Internet. Es gibt ihn mit einer oder zwei Druckdüsen und er kann als Kit zum Selberbauen gekauft werden oder fertig zusammengesetzt und inklusive eines Workshops für nur etwa 1350 Euro zum Beispiel über den 3D-Druckshop Youin3D in Berlin bezogen werden.

Oak Ridge National Laboratory und Skidmore, Owings & Merrill: 3D-Haus AMIE

Zahnersatz, Bauteile, Modelle, schön und gut – aber kann man auch ein ganzes Haus drucken? Man kann, bewies im Januar 2016 das Architekturbüro SOM aus Chicago auf einer Bauausstellung in Las Vegas. In Zusammenarbeit mit dem Oak Ridge National Laboratory entwarf SOM den fast 12 Meter langen, knapp 4 Meter hohen und breiten Pavillon AMIE (Additive Manufacturing Integrated Energy), der aus 3D-gedruckten skelettartigen Bauteilen besteht und über integrierte Solarpanels für ein ebenfalls 3D-gedrucktes Fahrzeug mit Hybridbetrieb eigene Energie generieren kann.

Die Zukunft versteckt sich in einem Berliner Hinterhof. In der dritten Etage des Gewerbehofs in Kreuzberg fahren computergesteuerte Düsen beinahe lautlos über den Boden eines mannshohen Skelettkubus und bauen Schicht für Schicht aus feinen Kunststofffäden ein Objekt. „Ein Bauteil für eine Drohne“, erklärt Jasmin Ribouni von BigRep, dem Hersteller für die weltweit größten seriell produzierten 3D-Drucker. Erst 2014 hat sich das Unternehmen gegründet, damals vor allem, um Formen, Modelle und Prototypen für Designer, Architekten und Künstler herzustellen, inzwischen wird der BigRep One immer mehr zur Industriemaschine. „Man kann sagen, dass sich der 3D-Druck im Moment auf dem Stand des Internets von 1996 befindet. Die Grundlage ist da, das Potenzial der Anwendungen aber noch längst nicht ausgeschöpft. Drucker können beispielsweise mit der richtigen Software Netzwerke bilden und so an unterschiedlichen Orten Kleinserien produzieren“, sagt Ribouni. „Mir gefällt auch die soziale Komponente dieser Technik: Mit einem 3D-Drucker kann ich in irgendeinem Land dieser Welt ein Business aufmachen und Dinge herstellen, die sonst nicht so einfach erhältlich wären.“

Mehr als 100 der Drucker wurden allein 2015 verkauft, die meisten davon nach Nordamerika, einige sogar nach Australien. Ein interessanter Gedanke, dass ausgerechnet die Maschine, die uns von komplizierten Vertriebswegen befreien soll, von Berlin aus in alle Welt verschifft wird. In Kreuzberg können sich Kaufinteressierte Probedrucke wie das Drohnenbauteil anfertigen lassen, ein Copyshop ist BigRep nicht.

3D-Werkstätten, in denen Interessierte selbst ausdrucken oder ausdrucken lassen können, gibt es immer häufiger. In Berlin beispielsweise das Fab Lab, wo man auf dem i3 Berlin druckt, einem Open-Source-3D-Drucker, der durch das Ergebnis vieler Workshops entstanden ist und dessen Bauanleitung im Internet frei zugänglich ist. Designer drucken damit Kleinstserien, Prototypen oder Formen, die mit einem anderen Material ausgegossen werden können, und machen sich so von großen Herstellern unabhängiger.

Dass wir bald alle vom Konsumenten zum Produzenten werden, wie Chris Anderson 2013 in seinem Buch „Makers“ vorhersagt, und unseren Kindern die Legosteine im Spielzimmer ausdrucken, glaubt Annika Frye nicht: „Es ist keine Zaubermaschine“, so die Designerin. „Im Möbeldesign ist 3D-Druck zum Beispiel sinnvoll, wenn die Parameter stimmen und es um Individualisierungen geht: ein Regal an eine bestimmte Ecke anpassen, oder auch Details wie Ornamente zu variieren. Für die Serienproduktion ist es noch viel zu teuer. Aber überall dort, wo individuelle Anpassungen gefragt sind, zum Beispiel in der Luxusindustrie, hat 3D-Druck eine Zukunft.“

Für BigRep hat Frye im vergangenen Jahr einen Tisch entworfen. Die Ästhetik des Woven Table ergibt sich aus den Möglichkeiten, aber auch den Grenzen, die das Schmelzschichtdruckverfahren setzt: „Ich wollte für das Verfahren gestalten, eine Formensprache finden, die mit den Bedingungen arbeitet, die die Maschine stellt.“ Holz hat eine Maserung, und so hat auch 3D-Druck eine Struktur, die sich aus den dünnen Schichtungen ergibt. Entweder man belässt das Druckergebnis im Rohzustand, man behandelt oder beschichtet es. Im Konferenzraum bei BigRep steht eine betonummantelte Version des Woven Table.

Neben dem Schmelzschichten gibt es auch andere Wege der additiven Fertigung. Beim Lasersintern können Pulverschichten (Keramik, Metall oder Kunststoffe) zusammengeschmolzen werden, bei der Stereolithografie wird in einem Flüssigbad aus Photopolymer per Laser die Form herausgearbeitet.

Joris Laarman aus Amsterdam hat einen Weg gefunden, frei im Raum und in theoretisch unendlich großen Strukturen „drucken“ zu können. Mit Schweißmaschinen ausgestattete Roboterarme sind so programmiert, dass sie Kleckse geschmolzenen Stahls zu Strukturen zusammensetzen können. 2017 soll mit dieser futuristischen Methode eine Brücke über eine Gracht in Amsterdam entstehen.

Barack Obama prophezeite 2013 in seiner Rede zur Lage der Nation, dass „3D-Druck das Potenzial hat, die Art, wie wir beinahe alles herstellen, zu revolutionieren“. Nur vier Jahre später könnte Obama die erste 3D-gedruckte Brücke überqueren. In Europa allerdings.

Annika Frye: Gedruckte Tische

Wie kann man für eine bestimmte Herstellungsmethode gestalten? Wie sieht eine Formensprache aus, die mit den Möglichkeiten und Grenzen des 3D-Drucks arbeitet? Diese Fragen stellte sich Designerin Annika Free, als sie 2015 für BigRep einen Tisch aus einem Stück entwarf, der mit den Eigenschaften des FFF-Druckers BigRep One arbeitet: Entstanden ist eine Netzstruktur mit runder Basis, deren Durchmesser sich im Druckprozess verkleinert. Umgedreht wird dann ein Tisch daraus. Das Design des Woven Table arbeitet mit dem geschichteten und textilen Look, der für die Schmelzschichtdruckmethode typisch ist.

12.03.2016