Additive Fertigung: Der 3D-Druck hält in immer mehr Branchen Einzug

Beim 3D-Druck wurden in den vergangenen Jahren rasante Fortschritte erzielt. Egal, ob Haus, Auto oder Käsekuchen – alles kann inzwischen „gedruckt“ werden. Und das ist erst der Anfang.

Beim Thema 3D-Druck denken viele zunächst an die kleinen 3D-Drucker, die immer mehr Hobbybastler ihr Eigen nennen und damit allerlei praktische Sachen herstellen – sei es eine Deo-Halterung, einen maßangefertigten Besteckeinsatz für die Küchenschublade oder eine Smartphone-Halterung.

Aber mit den ständigen Fortschritten bei den Materialien und Drucktechniken sind die Anwendungsbereiche inzwischen schier unbegrenzt. Wir haben uns angeschaut, in welchen Bereichen der 3D-Druck schon heute zum Einsatz kommt.

Bioprinting: Organe und Gewebe aus dem 3D-Drucker

Eine der faszinierendsten Anwendungen des 3D-Drucks ist das Bioprinting, bei dem lebende Zellen und biologische Materialien zu komplexen Strukturen wie Organen und Geweben geformt werden. Forschende des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) haben zum Beispiel einen 3D-Drucker entwickelt, der menschliches Gewebe und sogar Organe wie Leber, Nieren und Herzgewebe drucken kann. Derweil druckten israelische Wissenschaftler*innen bereit 2019 ein Mini-Herz bei dem Biotinte, die aus biologischen Polymeren besteht und dem menschlichen Körper ähnelt, zum Einsatz kam.

Natürlich wird es noch eine ganze Weile dauern, bis der technologische Fortschritt Organspenden tatsächlich überflüssig macht, aber früher oder später wird der 3D-Druck die Medizin revolutionieren.

Raumfahrt: 3D-Druck im Weltall

Im März 2023 hob die weltweit erste Rakete aus dem 3D-Drucker in Cape Canaveral im US-Bundesstaat Florida ab. Zwar verlief der Testflug nicht wie geplant, da die unbemannte „Terran 1“ bereits nach drei Minuten Flugzeit ins Meer stürzte, aber wenn man bedenkt, dass die meisten Bauteile der 33 Meter hohen Rakete aus riesigen 3D-Druckern stammten, ist das dennoch beeindruckend.

Derweil hat die NASA bereits vor mehreren Jahren ein Projekt namens „Refabricator“ ins Leben gerufen, bei dem ein 3D-Drucker auf der Internationalen Raumstation (ISS) installiert wurde. Mit diesem Gerät können Astronaut*innen Werkzeuge und Ersatzteile direkt an Bord drucken, was sowohl Zeit als auch Ressourcen spart.

Umweltschutz: Nachhaltige Materialien und Recycling

Apropos Ressourcen sparen: Der 3D-Druck bietet auch große Potenziale im Bereich Umweltschutz. Unternehmen wie das niederländische Start-up Reflow entwickeln nachhaltige Filamente aus recyceltem Kunststoff, um den ökologischen Fußabdruck der Branche zu verringern. Darüber hinaus gibt es Initiativen wie „The Plastic Bank“, die in Entwicklungsländern Plastikabfälle sammeln und in 3D-Druckmaterialien umwandeln. Diese können dann vor Ort für den Bau von Häusern, Möbeln oder anderen nützlichen Gegenständen verwendet werden, was die Umwelt schont und gleichzeitig Arbeitsplätze schafft.

Abgesehen vom Recycling reduziert der 3D-Druck in der Fertigung auch Materialverlust und -verschwendung. Denn es wird immer nur das gedruckt, was auch gebraucht wird.

Bauen und Architektur: 3D-gedruckte Häuser und Infrastrukturen

Auch in der Bauindustrie wird bereits fleißig mit dem 3D-Druck herumexperimentiert. Dabei geht es nicht nur um die Herstellung von Bauteilen, nein, es werden gleich ganze Häuser und sogar Siedlungen gedruckt.

Im US-Bundesstaat Texas bauen 3D-Drucker seit 2022 eine ganze Siedlung. 100 Einfamilienhäuser werden auf diese Weise errichtet, die zudem besser gegen Erdbeben und schwere Stürme geschützt sein sollen, als konventionelle Häuser.

Deutschlands erstes Haus aus dem 3D-Drucker steht übrigens im westfälischen Beckum. Das 160 Quadratmeter große Gebäude wurde in gerade einmal 100 Stunden, also etwas mehr als vier Tagen gedruckt.

3D-Druck in der Küche: Die Zukunft der Gastronomie

In der Gastronomie ermöglicht der 3D-Druck derweil völlig neue Möglichkeiten, Essen zuzubereiten und zu präsentieren. Mit Hilfe von 3D-Druckern können Lebensmittel in kreativen Formen und Strukturen hergestellt werden, die bisher nur schwer oder gar nicht von Hand möglich waren. Essbare Zutaten wie Schokolade, Teig, Gemüsebrei und sogar Fleisch können in den Drucker eingegeben und anschließend Schicht für Schicht zu einzigartigen Kreationen aufgebaut werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten in der Nahrungsmittelindustrie, von personalisierten Kuchen und Desserts bis hin zu komplexen Gerichten.

Erst jüngst wurde erstmals ein Gericht aus sieben verschiedenen Zutaten mittels 3D-Drucker und Laser-Erhitzen hergestellt. Cracker, eine Paste, Erdnussbutter, Nutella, Bananenbrei, Erdbeermarmelade und Zuckerguss wurden in der richtigen Menge kombiniert und von einem Roboter schichtweise zu einem kuchenartigen Gebilde getürmt. Dabei mag zwar nicht der gesundeste Kuchen herausgekommen sein, aber der Beweis, dass der 3D-Druck auch in diesem Bereich eine rosige Zukunft vor sich hat.