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Los geht's

Grenzen und Schwächen

Logo https://stories.schwaebische.de/3d-druck-im-sudwesten

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Mit einem 3D-Drucker lässt sich viel mehr als nur Plastik in Form bringen. Fleisch, Schokolade, Haut oder Schminke: Für all diese Dinge stehen weltweit schon die ersten 3D-Drucker bereit. Auch in der Region arbeiten Unternehmen und Hobbytüftler daran, die additive Fertigung - so wird der 3D-Druck auch genannt - zukunftsreif zu machen. Damit sind sie Vorreiter. 

Die Erwartungen, dass das Verfahren die Produktionstechnik revolutioniert, sind oft hoch. Auf den folgenden Seiten lernen Sie Menschen kennen, die diese Bewegung vorantreiben.
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Der Hobytüftler

Der Ulmer Christian Gräf hat seine Keller-Werkstatt "Chaosplatz" getauft. Acht Kunststoff-3D-Drucker besitzt er aktuell. Zu Höchstzeiten seien es sogar 14 gewesen, erinnert sich Gräf. Dreieinhalb Jahre schon beschäftigt er sich mit der Technologie. Gräf druckt Kinderspielzeug, Vasen für seine Frau und jede Menge Ersatzteile, die es sonst nirgends mehr zu kaufen gibt.
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Christian Gräf weiß gar nicht, wie viele Teile er in den vergangenen Jahren schon gedruckt hat. Zu viele. Und zu viel Blödsinn, sagt Gräf. Als zeitweise 14 Drucker parallel liefen, sei die Stromrechnung um 50 Euro pro Monat hochgeschnellt. Inzwischen hat er die Zahl der Druckaufträge wieder zurückgeschraubt. Gräf druckt vor allem nützliche Sachen. Damit hilft er auch anderen weiter. Ein Bekannter kann keinen Knopf für die Heizungsregelung seines Porsche auftreiben. Einem anderen ist das Plastikscharnier an der Dusche kaputt gegangen. 

Im Video erzählt Gräf, wie er mit dem 3D-Drucker den geplatzten Familienurlaub gerettet hat.

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Wenn er nicht gerade arbeitet oder als Familienpapa im Einsatz ist, verbringt Christian Gräf viele Stunden in seinem Keller. Oft auch nachts. Wer ihm beim Tüfteln zuschauen möchte, kann das auf der Videoplattform Youtube tun. Unter dem Namen Marthen Bishop betreibt Gräf den Kanal Chaosdrucker. Livestreams, Tutorials, Erfahrungsberichte: All das teilt er mit seinen Followern. 

Im 360 Grad-Video können Sie sich auf dem Chaosplatz umsehen. Die Drucker arbeiten gerade an Ersatzteilen und Schlüsselanhängern, Christian Gräf steht am Rechner vor den Druckdateien. Und auf dem Boden turnt sein kleiner Sohn, der viel Zeit mit seinem Papa im Keller verbringt.

360°-Videos können in ihrem Browser nicht angezeigt werden.

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Spielspaß beim Chaos Run

Bei diesem Spiel müssen die vier Spieler mit ihren Knöpfen das Licht einfangen, das im Kreis wandert.
Bis auf die Elektronik sind die Bauteile gedruckt. Das Spiel ist zusammen mit Christian Gräfs Community entstanden.

Hier geht's zur Anleitung
https://www.thingiverse.com/thing:4490474 

Wer druckt sich den Pokal?

11,6 Zentimeter hoch und 30g schwer ist dieser Pokal. Mit Materialkosten von gut 20 Euro pro Kilo kostet diese Trophäe also weniger als einen Euro.

Mops als Schwer- unter Leichtgewichten

Dieser Hund ist mit 10,2 Zentimetern kleiner als der Pokal, bringt aber mehr als doppelt so viel Gewicht auf die Waage: Er wiegt 65 Gramm und verschlingt damit rund 1,5 Euro an Materialkosten.

Kinderspielzeug

Bei diesem Kinderspielzeug kann man der Seehund über eine Kurbel sogar untertauchen und sich vor der Eisbärpranke schützen. Alle Bauteile sind 3D-gedruckt. 680 Gramm wiegt die aufwändige Konstruktion und verbraucht damit rund 14 Euro an Materialkosten.

Hier geht's zur Anleitung: https://www.thingiverse.com/thing:4052802

Eine Uhr aus dem 3D-Drucker

Eine Uhr, die sich individuell programmieren lässt. Wer sie nachbauen möchte, findet hier die Anleitung: 
https://www.thingiverse.com/thing:4152063

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Was muss ich beim Gerätekauf beachten?

Wer sich einen 3D-Drucker zulegen möchte, muss gar nicht all zu viel beachten, erklärt Christian Gräf. Das Foto zeigt sein günstigstes Gerät. Der Preis liegt bei 100 Euro. Einsteiger-freundlich seien auch Modelle von Anycubic oder Creality, erklärt Gräf. Wer nach einer Weile feststellt, dass der 3D-Druck einem nicht so viel Spaß macht, müsse sich auch nicht ärgern. Denn der Wertverlust der Geräte ist gering. Sie lassen sich gut weiterverkaufen.


Wie kann ich meine Druckdateien erstellen?

Wenn man eine bestimmte Figur oder ein bestimmtes Objekt entwerfen und auf dem 3D-Drucker erstellen möchte, braucht man eine Modellierungssoftware. Diese wird auch Slicer genannt. Bei manchen Druckern kauft man diese sogar mit. Es gibt aber auch kostenlose Programme wie zum Beispiel Cura, OctoPrint, ideaMaker oder Repetier. Wem das zu viel Arbeit ist oder wer keine speziellen Wünsche hat, kann sich aber auch im Internet umschauen. Dort gibt es jede Menge Dateien, die andere erstellt haben und teilen. Zu finden sind die Dateien unter anderem auf Thingiverse.com, Youmagine.com oder zortralibrary.com.



Womit wird gedruckt?

Christian Gräf druckt mit so genannten Filamenten, also Kunststoff-Fasern. Diese schmilzt der Drucker auf und bringt sie in Form. Die Auswahl ist nicht nur bei den Farben groß. Auch beim Kunststoff werden viele verschiedene Materialien unterschieden. Inzwischen gibt es sogar auch Holz-Kunststoff-Mischungen, die sich drucken lassen.
Grundsätzlich empfiehlt Gräf: Lieber etwas mehr investieren, damit der Drucker das Material gut verwerten kann. Dafür sollte man pro Kilo Filament mit mindestens 20 Euro rechnen. Einsteigerfreundlich ist laut Gräf zum Beispiel PLA-Filament. PLA wird auch Polymilchsäure genannt und aus natürlichen Rohstoffen wie zum Beispiel Mais gewonnen.



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Jahrestreffen, Chatgruppen, offene Druckdateien: Christian Gräf ist in der 3D-Drucker-Szene sehr aktiv und vernetzt. Er hilft, wo er kann. Im Video erzählt er, warum er gar nicht daran denkt, Geld aus seinem Wissen zu machen.

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Wie sehr drucken wir uns die Zukunft?

Deutschland gehört zu den Ländern, die am meisten an der 3D-Drucktechnologie tüfteln. In Europa wurden hierzulande seit 2010 die meisten Patente angemeldet. International haben das nur die USA getoppt. Das geht aus einer Studie des Europäischen Patenamts hervor. 

Mit zu den aktivsten Unternehmen im Bereich des 3D-Drucks gehören unter anderem Siemens und Rolls-Royce, die auch Standorte in Baden-Württemberg haben. 

Im Autobau kann durch den 3D-Druck zum Beispiel Gewicht eingespart werden, was wiederum Sprit spart.
In seiner Studie spricht das Europäische Patentamt von radikalen Veränderungen, die der 3D-Druck vorantreibt. Aber wann kommt die große Revolution?







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Der Verband 3D-Druck macht sich für die additive Fertigung stark und vernetzt Anwender deutschland- und europaweit. 

Beiratsvorsitzender Hagen Tschorn erklärt im Interview, für wie realistisch er eine 3D-gedruckte Welt hält und welche Herausforderungen davor noch gemeistert werden müssen. Den Südwesten jedenfalls hält er für gut gerüstet.

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Besuch bei einem Medizintechnikunternehmen

Diener Implants fertigt Implantate, vor allem für den Hals-Wirbel-Bereich. 2016 stieg das Tuttlinger Unternehmen schon in die Serienfertigung mit dem 3D-Druck ein. Heute kommt jedes zweite Teil aus dem 3D-Drucker, alle anderen Implantate werden auf herkömmliche Weise hergestellt. Mit dem 3D-Druck hat sich das Unternehmen ein Alleinstellungsmerkmal geschaffen. 
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Die Medizintechnik gilt als eine der aussichtsreichsten Branchen für den 3D-Druck. Das Verfahren ermöglicht zum Beispiel maßgeschneiderte Prothesen oder Implantate für
den einzelnen Patienten. 

Aber auch im Seriendruck hat Diener Implants Vorteile erkannt. Welche das sind, erklärt René Pröll im Video.

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Dieses Bauteil besteht vor allem aus einer Stützstruktur. Sie muss nach dem Druck entfernt werden. Einmal gedruckt, kann das Material nicht wieder verwertet werden. Trotzdem verursache der 3D-Druck weniger Abfall als die Zerspanung, sagt Rene Pröll.

Bis 45 Grad kann ein Bauteil geneigt sein, um ohne Stützstrukturen auszukommen. Unter den rechten Löchern ist das Gefälle zu groß. Die löchrigen Wände müssen wieder entfernt werden.

Freie, nicht symmetrische Formen wie die Wellen oder die Gitterstruktur im Vordergrund des Objekts: Mittels Zerspanung undenkbar. Der 3D-Druck ermöglicht zudem die Konstruktion von Hohlräumen.

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Durch den 3D-Druck können neue, funktionalere Implantate entwickelt werden. Aber noch erweist ist das Verfahren nicht immer die bessere Alternative im Vergleich zu anderen Herstellungsmethoden. Daher laufen bei Diener Implants auch Zerspanungsmaschinen.

Dabei handelt es sich um ein klassisches Fertigungsverfahren im Metallbau. Dreh-, Bohr-, Fräs- und Schleifmaschinen fertigen ein Werkstück, indem sie überschüssiges Material eines Rohteils abtragen - und zwar in Form von Spänen. 

Die Zerspanungsmaschinen werden bei Diener so schnell nicht abgeschaltet, wie  Geschäftsführer René Pröll im Video erklärt.

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Schon heute kommen mehr als die Hälfte der Implantate von Diener Implants aus dem 3D-Drucker. Tendenz steigend. Im Video erklärt Geschäftsführer René Pröll, warum er sich in Zukunft noch einiges mehr verspricht.

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Grundsätzlich ist eine praktisch abfallfreie Herstellung von Produkten im 3D-Drucker möglich. Gerade bei individuell gefertigten Teilen lässt sich Material einsparen. Aber: Es entstehen auch Abfälle durch Stützstrukturen oder Fehldrucke. Wobei dadurch weniger zu entsorgen sei als bei der Zerspanung, heißt es bei Diener Implants.

Das Unternehmen druckt mit Titanpulver, das ein Laser aufschmilzt und in die gewünschte Form bringt. Zumindest überschüssiges Pulver, das nach dem Druck mit einem Pinsel entfernt wird, filtert das Unternehmen und verwertet es wieder.

Belastungen für die Umwelt ergeben sich auch durch den hohen Energiebedarf aller 3D-Druckgeräte, erklärt das Umweltbundesamt in einem Bericht. Je länger die Drucker laufen, desto besser ihre Energiebilanz. Laut Umweltbundesamt verbraucht das Verfahren, mit dem auch Diener Implants druckt, unter Vollauslastung 98 Prozent weniger Energie pro Produkt als ein einziges gefertigtes Teil. Allerdings gibt es noch viele andere Verfahren in der additiven Fertigung, die mitunter schlechter abschneiden.

Nicht zuletzt können 3D-Drucker Emissionen freisetzen. Beim Druck selbst oder in der Nachbearbeitung entstehen Gase, Staub oder Dämpfe. In welchem Umfang die Stoffe freigesetzt werden und mit welcher Konsequenz, wird noch erforscht.  
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3D-Druck in der Wirtschaft

Christian Gräf hat bislang für alle seine Probleme eine Lösung gefunden. Das ist keine Selbstverständlichkeit. Denn neben dem Kunststoffdruck, bei dem der Drucker das Filament aufschmilzt, gibt es noch viele andere Verfahren und Materialien, die für den 3D-Druck geeignet sind.

Michael Kohlbecher zum Beispiel hat immer mal wieder mit Privatnutzern zu tun, die beim 3D-Druck über ein Problem stolpern. Zu seinen Kunden gehören aber auch Unternehmen. Mit der Topmodellfabrik in Tuttlingen begleitet Kohlbecher diese und Privatleute von der Idee bis zum Druck. Er hilft bei der Auswahl des Druckers oder beim Modellieren. 

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Im Video erklärt Kohlbecher, wie viel Aufwand hinter einem wirklich guten Objekt aus dem 3D-Drucker steckt.

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Redaktion, Video, Audio und Produktion:
Birga Woytowicz

Quellen:
Umweltbundesamt, Europäisches Patentamt

Fotos:
Birga Woytowicz,
Youtube,
Pixabay

Verantwortlich:
Steffi Dobmeier, stv. Chefredakteurin und Leiterin digitale Inhalte
Schwäbische Zeitung
Karlstraße 16
88212 Ravensburg
www.schwaebische.de

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