Bisher gab es einige Hürden für den flächendeckenden Einsatz des 3D-Drucks. Dazu zählten insbesondere die hohen Preise der Hardware sowie komplizierte Designsoftware, die Nicht-CAD-Spezialisten den Einstieg erschwerte. Nun schafft der Open-Source-Autoreplikations-3D-Drucker Ormerod Abhilfe. Er ist geeignet für Open-Source-Projekte wie auch zur Autoreplikation und entstammt der Rep-Rap-Initiative. Der Drucker bietet Unternehmern und Entwicklern im Zusammenspiel mit der Modellierungssoftware Designspark Mechanical die Chance, Produktentwicklungen zu beschleunigen und Innovationen zu fördern.

Seit der Jahrtausendwende wurden mehr 3D-Drucker gekauft und die Preise sind gesunken.

Seit der Jahrtausendwende wurden mehr 3D-Drucker gekauft und die Preise sind gesunken.RS Components

Der dreidimensionale Druck, auch Additives Manufacturing genannt, stellt eine Revolution im Bereich der Produktentwicklung und auch für einige Bereiche der Herstellung dar. Ziel ist die Produktion eines Festkörpers mithilfe eines CAD-Modells und eines generativen Fertigungsprozesses. Grundsätzlich werden dabei verschiedene Materiallagen (wie Plastik und Metall) in verschiedenen Formen aufgetragen. Traditionelle Herstellungstechniken basieren oft auf subtraktiven Verfahren, bei denen Material abgetragen wird – sozusagen wie ein Bildhauer, der die unnötigen Teile eines Marmorblocks beseitigt, um Auguste Rodin frei zu zitieren.

Über den Distributor

Das Sortiment von RS Components umfasst Produkte von über 2500 Herstellern und schließt Halbleiter, Verbindungslösungen, passive Komponenten, Elektromechanik, Automation, Elektrik, Messtechnik, Werkzeuge und Verbrauchsmaterialien ein. Mit Niederlassungen in 32 Ländern bietet RS rund 500.000 Produkte über den eigenen Katalog und das Internet an. Der Distributor gehört zu Electrocomponents-Gruppe, die an der Londoner Börse notiert ist. Im vergangenen Geschäftsjahr, das zum 31. März 2014 endete, wies die Gruppe einen Jahresumsatz von mehr als 1,27 Milliarden Pfund Sterling auf.

Obwohl der 3D-Druck in der Öffentlichkeit erst seit kurzem ein Thema darstellt, läuft die Entwicklung bereits seit den Achtzigerjahren. Es gibt zahlreiche 3D-Druckmethoden, darunter FDM (Fused Disposition Modelling), der aktuell beim preiswerten 3D-Druck am weitesten verbreitete Prozess; SLA (Stereo Lithography), EBM (Electron Beam Melting), LOM (Laminated Object Manufacturing) und viele andere. Diese Techniken werden in zahlreichen Industriebranchen zunehmend zum Rapid Prototyping und zuweilen auch zur Fertigung verwendet. Einsatzbereiche sind Engineering, Bauwesen, Fahrzeugbau, Verteidigungswesen, Medizin und auch zahlreiche Verbraucherbranchen bis hin zur Bekleidungsindustrie.

Steigende Verbreitung

Seit der Jahrtausendwende sind die Verkaufszahlen von 3D-Druckern stark gestiegen und dank der schnell sinkenden Preise werden die Geräte immer attraktiver: Modelle für den Massenmarkt sind inzwischen für unter 2000 Euro zu haben. Ein jüngerer Marktforschungsbericht des Analysten Markets & Markets prognostiziert ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 23 % für 3D-Drucker zwischen 2013 und 2020, mit einem Zielvolumen von 8,41 Milliarden Dollar.

Das durchschnittliche jährliche Wachstum für 3D-Drucker zwischen 2013 und 2020 soll 23 Prozent betragen.

Das durchschnittliche jährliche Wachstum für 3D-Drucker zwischen 2013 und 2020 soll 23 Prozent betragen.RS Components

Der 3D-Druck verwandelt sich von einer Nischentechnologie, die vor allem von großen Unternehmen und einzelnen Enthusiasten eingesetzt wird, zu einem Massenmarkt für Verbraucher und kleine Unternehmen. Künftig könnten Anwender den 3D-Drucker auch zu Hause nutzen, um so die Kosten für den Einkauf üblicher Haushaltsprodukte einzusparen. Die Technik wird immer zugänglicher; bald stellen Verbraucher selbst verschiedene Produkte her, die mit denen der großen Unternehmen vergleichbar sind.

Aus diesem Bereich gibt es ein interessantes Zitat des Dotcom-Pioniers Joe Kraus, der vor ein paar Monaten in der BBC-Radio-Sendung „In Business“ über die aktuelle Revolution in Sachen Herstellung und Produktion sagte: „Im 20. Jahrhundert ging es um einige Dutzend Märkte mit Millionen von Kunden. Im 21. Jahrhundert geht es um Millionen von Märkten mit einigen Dutzend Kunden.“ Es ist durchaus wahrscheinlich, dass der 3D-Druck zusammen mit anderen Entwicklungen wie Open Source eine wichtige Rolle dabei spielt, eine Zukunft zu schaffen, in der Anpassung an individuelle Verbraucherwünsche und eine optimierte Nutzeranpassung wichtiger sind als der althergebrachte Ansatz mit Massenware und „Produkten von der Stange“.

Eckdaten

Mittlerweile müssen Produktentwickler dank der 3D-Drucktechnologie nicht mehr darauf warten, dass externe Unternehmen die Teile oder Werkzeuge anliefern. Jedoch sind bisher hohe Preise für die Hardware sowie komplizierte Designsoftware nur zwei Probleme, mit denen Nicht-CAD-Spezialisten zu kämpfen haben, wenn es um den flächendeckenden Einsatz des 3D-Drucks geht. RS stellt nun den Open-Source-Autoreplikations-3D-Drucker Ormerod vor, der mit der Modellierungssoftware Designspark Mechanical Produktentwicklungen beschleunigen und Innovationen fördern soll.

Schnelles Prototyping – Stunden statt Wochen

Der 3D-Druck macht sich bei der Produktentwicklung in vielen Branchen bemerkbar – besonders bei der Herstellung geringer Stückzahlen oder individualisierter Produkte. Für die Produktion großer Stückzahlen stößt die Technik allerdings an ihre Grenzen: Beim 3D-Druck werden Produkte in Schichten aufgebaut. Das bedeutet, dass die strukturelle Integrität der Komponenten dem Einsatz in Produktionsgeräten nicht unbedingt gewachsen ist. Aus diesem Grund wird der 3D-Druck die Produktion mit geschmolzenem Metall in absehbarer Zeit nicht ersetzen können. Für die Produktion großer Stückzahlen ist hingegen die Schnelligkeit der Protoypenfertigung mithilfe des 3D-Drucks gefragt, denn hier sind keine Maschinenkenntnisse mehr erforderlich. Dies ermöglicht eine schnellere Markteinführung und mehr Freiheit beim Entwurf.

Die Produktentwicklung hat sich in zahlreichen Branchen verbessert – von der Automobilindustrie und der Verbrauchertechnik bis hin zur Fertigung medizinischer Geräte. Die 3D-Drucktechnik dient in großen und kleinen Unternehmen der Entwicklung und Erprobung neuer Konzepte als Alternative zum Einsatz speziell gefertigter Maschinenwerkzeuge zum Herstellen von Prototypen für neue Teile oder Komponenten. Dank dieser Methode können Produktentwickler Prototypen innerhalb von Stunden erstellen, statt wie bisher Wochen oder Monate warten zu müssen. Doch das Verfahren bietet mehr als nur Zeit- und Kosteneinsparungen. Rapid Prototyping per 3D-Druck ermöglicht innovativere und hochwertigere Produkte. Produktentwickler müssen nicht mehr darauf warten, dass externe Werkstätten oder Spritzgussunternehmen die Teile oder Werkzeuge anliefern. 3D-Drucker ermöglichen den physischen Test sowie die weitere Optimierung und Verbesserung von Prototypen, bevor das Produkt in die Massenfertigung geht.

Rep-Rap und Autoreplikation

Aktuelle Trends beim 3D-Druck sind Open-Source-Initiativen und die Entwicklung selbst replizierender 3D-Drucker: Kann sich ein 3D-Drucker selbst duplizieren? Das „Replicating Rapid Prototyper“-Projekt, auch Rep-Rap-Pro genannt, wurde 2004 von Adrian Bowyer gegründet, einem früheren Professor für Maschinenbau an der Universität von Bath (UK). Ziel war, der Öffentlichkeit 3D-Druckmöglichkeiten zu einem annehmbaren Preis zur Verfügung zu stellen. Einfach gesagt ist das Rep-Rap-Projekt eine Initiative zur Entwicklung eines preiswerten 3D-Druckers, der den Großteil seiner Komponenten selbst drucken kann.

Der Open-Source-Autoreplikations-3D-Drucker Ormerod gehört zum Sortiment von RS.

Der Open-Source-Autoreplikations-3D-Drucker Ormerod gehört zum Sortiment von RS. RS Components

Rep-Rap-Drucker verwenden eine auf FDM (Modellbau aus schmelzbarem Material) basierende 3D-Druckmethode, wobei eine computergesteuerte Kunstoff-Klebepistole und ein in eine erwärmte Kammer eingeführter Kunstoffdraht zum Einsatz kommen. Eine feine Drüse spritzt den Kunststoff ein, um eine erste Lage auf einer Bodenplatte zu erzeugen, die dann Schritt für Schritt abgesenkt wird, um Platz für die nächste Lage zu schaffen.

Einer der grundlegenden Beweggründe für Rep-Rap ist es, den 3D-Druck allen zugänglich zu machen. Entsprechend ist das Projekt grundsätzlich ein Open-Source-Projekt. Was immer sich selbst vervielfältigen kann, unterliegt den Gesetzen der Evolution. Da es sich um eine Maschine handelt, die ihre eigenen Teile herstellen kann, müssen die Designdateien leicht verfügbar sein. Allerdings wird sich die Maschine nicht durch zufällige Mutation weiterentwickeln, sondern eher entlang der Linien eines selektiven Programms wie es bei der Entwicklung von Linux oder Open Source der Fall ist. Die Mitglieder der Rep-Rap-Gemeinde werden das Design verbessern, es optimieren oder einfacher kopierbar machen und diese Verbesserungen im Web veröffentlichen. Besitzer einer älteren Rep-Rap-Maschine können mit dieser dann eine neue, auf dem verbesserten Design basierende Maschine erzeugen.