Futurium Stefanie Holzheu 2

Printed Tower im Futurium: Der umgebaute Roboterarm druckt Architektur aus Lehm. Foto: Stefanie Holzheu

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#FuturiumScchule: Wie Computer Ideen umsetzen

3D-Druck – von der Datei zum Objekt

Ein komplettes Fahrrad oder das neuste Spielzeug ganz einfach mit der eigenen Maschine produzieren? Was wie aus einem verrückte Science-Fiction-Film klingt, wird mit 3D-Druckern immer wahrscheinlicher. Doch wie genau funktionieren 3D-Drucker? Welche Möglichkeiten eröffnen sie? Und wie lange wird es noch dauern, bis wir unsere Wunschobjekte selber zuhause ausdrucken können?

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Printed Tower im Futurium: Der umgebaute Roboterarm druckt Architektur aus Lehm. Foto: Stefanie Holzheu

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Um es gleich vorweg zu nehmen: Es ist ziemlich unrealistisch, dass wir in absehbarer Zukunft unser Wunschobjekt aus einer Maschine drucken können – zum Beispiel ein voll funktionsfähiges Fahrrad. Einzelne Fahrradteile sind aber bereits möglich, denn unsere 3D-Druck-Technik entwickelt sich stetig weiter und eröffnet uns Möglichkeiten, die vor ein paar Jahren noch undenkbar gewesen wären. Zudem werden die Drucker immer günstiger und das Verfahren wird besser und schneller. Schon jetzt können wir mit ihnen alle möglichen dreidimensionalen Gegenstände herstellen – wie etwa eine Tasse oder eben einen Fahrradlenker oder ein Fahrrad-Pedal.

Ähnlich wie ein Print-Drucker benötigt es für den 3D-Druck eine Datei. Die Datei beinhaltet aber nicht einen Text oder ein Bild, sondern ein dreidimensionales Objekt. Also ein Objekt, dessen Volumen in die Höhe, in die Breite sowie in die Tiefe geht. Diese Objekte lassen sich mit speziellen Computerprogrammen entwerfen. Einige davon sind so einfach zu bedienen, dass du ziemlich schnell eine eigene Figur oder ein Objekt designen kannst. Doch je kleinteiliger und genauer du arbeiten willst, desto besser musst du die Programme beherrschen. Für eine originalgetreue Miniatur-Abbildung des Eiffelturms brauchst du beispielsweise wesentlich mehr Zeit und Wissen als für eine Tasse.

Die meisten 3D-Drucker sind einfacher zu bedienen als ein gewöhnliches Smartphone. Wenn die Datei angefertigt ist, ist bereits der schwierigste Teil der Produktion geschafft. Wie bei einem Print-Drucker wird die Datei an die Maschine übermittelt und die Produktion beginnt. Als Material für den 3D-Druck eignen sich Rohstoffe, die sich gut verflüssigen lassen und dann aushärten. Das kann Plastik, Lehm oder sogar Schokolade sein. Die Maschine erhitzt diese Rohstoffe, sodass sie mit einer cremigen Konsistenz aus einer Düse kommen. Wie ein Tortenspritzer legt der 3D-Drucker dann Schicht für Schicht übereinander, sodass das gewünschte Objekt entsteht. Beispielsweise werden bei einer Figur eines Menschen zuerst die Füße gedruckt, dann die Beine, der restliche Unterkörper, der Oberkörper und am Schluss der Kopf. Sobald das Material wieder abgekühlt ist – und somit die Figur fest geworden – ist der Druck beendet.

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3D-Druck in unserem Alltag

Waren 3D-Drucker vor ein paar Jahren nur ein extrem teures Spielzeug für Nerds, wird dieses Verfahren mittlerweile immer alltagstauglicher. Die Maschinen werden immer günstiger und sind mittlerweile ganz einfach zu bedienen. Allerdings ist der Druckprozess bei den meisten Geräten noch sehr langsam. Dennoch sind diese Maschinen uns bereits sehr nützlich und mehr als eine reine Spielerei. Zum Schutz vor Corona werden etwa Gesichtsschilder mit 3D-Druckern hergestellt. Es lassen sich individuelle Prothesen herstellen oder für blinde Kinder werden Gegenstände als Orientierung gedruckt, sodass sie die Form einer Gitarre oder eines Autos ertasten können.

3D-Drucker helfen uns, auch filigrane Elemente schnell zu reproduzieren. Ist die Datei einmal gespeichert, können wir sie beliebig oft ausdrucken und erhalten immer wieder das gleiche Modell. Und auch dem fertigen Fahrrad kommen wir immer näher. Studierende der TU Delft haben bereits einen ganzen Fahrradrahmen aus Metall mit einem 3D-Drucker hergestellt. Und auch, wenn dieser Rahmen etwas außergewöhnlich aussieht, so ist es eben doch der erste Schritt, um eines Tages unsere Wunschobjekte aus der eigenen Maschine zu erhalten.

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Auch in der Architektur werden 3D-Drucker immer wichtiger. Im Futurium kannst du dies hautnah mit dem Printed Tower erleben. Ein Roboterarm, der unter anderem Wände aus Lehm drucken kann, die Luft speichern können oder in denen Pflanzen wachsen.

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