Werkstücke aus unterschiedlichen Materialien selbst erstellen. Der 3D-Druck hat sich in den vergangenen Jahren als alternative Produktionstechnik fest etabliert. Zu den Vorteilen dieses Verfahrens gehören die Möglichkeit, individuelle Bauteile anzufertigen, sowie kleine Serien zu niedrigen Kosten zu realisieren. Mit diesen Eigenschaften bringt der 3D-Druck gerade für das Handwerk ein enormes Potenzial mit.
Voraussetzungen für den 3D-Druck im Handwerk schaffen
Die Integration des 3D-Drucks im Handwerk lässt sich vergleichsweise einfach umsetzen. Für den Start sind grundsätzlich nur drei Dinge erforderlich. Dies sind ein 3D-Drucker, das Druckmaterial sowie eine Modellvorlage. Zusätzlich wird ein Minimum an IT-Technik benötigt. Eine Workstation sowie ein Internetanschluss gehören jedoch heutzutage im Handwerk zur Grundausstattung. Die Kosten für die Systeme sind recht unterschiedlich und hängen vor allem vom Einsatzzweck sowie dem Material, das der 3D-Drucker verarbeiten soll, ab. Günstige 3D-Drucker, die für bestimmte Aufgaben im Bereich des Handwerks bereits geeignet sind, gibt es schon ab 500 Euro. Nach oben sind hingegen kaum Grenzen gesetzt. Gerade 3D-Drucker für das Bauwesen sind aufgrund der speziellen Funktionen, der Größe sowie der individuellen Fertigung deutlich teurer. Hier handelt es sich um größere Investitionen in Anlageobjekte.
Die Vorlagen für den 3D-Druck stammen aus digitalen Dateien. Hier gibt es mittlerweile Normen und Standards. Dazu gehört das STL-Dateiformat, das mit 3D-Druckern kompatibel ist. Gleichzeitig bildet dieses STL-Format die Schnittstelle zu CAD-Systemen. Über diesen Weg ist es möglich, eigene Vorlagen zu erstellen. Dies ist jedoch nicht grundsätzlich erforderlich. Es gibt Plattformen im Internet, die sowohl kostenlose als auch kostenpflichtige Vorlagen anbieten. Auf diesem Weg finden sich unglaublich viele Vorlagen für Bauteile, ohne dass eigenes Wissen im Bereich der Modellierung von CAD-Modellen erforderlich ist.
Materialien im modernen 3D-Druck
3D-Drucker benötigen zum Betrieb einen Rohstoff, der während des Druckvorgangs verarbeitet wird. Dieses Material bestimmt dann auch, welche Eigenschaften das fertige Bauteil besitzt. Neben einzelnen Materialien können bestimmte 3D-Drucker auch mit mehreren Rohstoffen simultan arbeiten und über das Mischverhältnis eine gewünschte Komposition erstellen.
Es gibt eine Reihe von unterschiedlichen Fertigungstechniken, mit denen 3D-Drucker arbeiten. Die ersten Modelle arbeiteten mit Fused Deposition Modeling oder Fused Filament Fabrication. Dies bezeichnet eine Technik, bei der Materialien auf Basis von Kunststoffen geschmolzen und dann in die gewünschte Form gebracht werden. Diese Kunststoffmaterialien für 3D-Drucker werden als Filament bezeichnet. Zum Einsatz kommen unterschiedliche thermoplastische Kunststoffe wie etwa Polyethylen, Polypropylen, Polylactid, ABS oder PETG. Dementsprechend haben auch die fertigen Objekte die Eigenschaften dieser Kunststoffe. Jedoch verarbeiten 3D-Drucker inzwischen viele weitere Materialien als nur thermoplastische Kunststoffe. Dies ist gerade im Handwerk interessant. So nutzen Metall-3D-Drucker verschiedene Metalle als Filament. Möglich ist der Einsatz von Aluminium und Stahl in den Varianten SS420 und 1.4404. Auch für Messing, Bronze und Kupfer sowie Legierungen auf Basis von Gold, Silber, Nickel oder Bronze gibt es die passenden 3D-Drucker.
Inzwischen sind auch 3D-Drucker verfügbar, die mit Keramik arbeiten. Als Rohstoff dient hier normaler feuchter Ton oder Keramik, die auch bei handwerklichen Arbeiten zum Einsatz kommt. Grundsätzlich können diese Drucker mit allen tonartigen Materialien umgehen. Nach einem ähnlichen Prinzip funktioniert das 3D-Betondruckverfahren. Hier kommen Maschinen zum Einsatz, die auf beweglichen Plattformen montiert sind und so auch große Gebilde erstellen können. Ebenfalls seit einigen Jahren verfügbar sind 3D-Drucker für Grafit. Diese arbeiten mit Kohlenstoff und Siliziumkarbid. Dadurch ist die Produktion von komplexen Grafitbauteilen möglich.
3D-Druck im Handwerk – diese Branchen profitieren von der Technologie
Es gibt mittlerweile eine Reihe von Branchen im Handwerkssektor, die von der 3D-Drucktechnologie profitieren. Die praktischen Einsatzmöglichkeiten nehmen immer weiter zu und die Systeme sind durch die Serienfertigung immer kosteneffizienter. Wie weit fortgeschritten die Technik inzwischen ist, zeigt, dass inzwischen sogar Dekorationen für Backwerk mit 3D-Druckern erstellt werden.
Im Bausektor gibt es vielseitige Möglichkeiten für die Nutzung. Diese sind nicht immer direkt mit der Fertigung verbunden. Beispielsweise erlaubt es die 3D-Drucktechnik Architekten und Bauzeichnern, mit vergleichsweise wenig Aufwand 3D-Modelle von Gebäuden anzufertigen. Dies ist sogar mit sehr einfachen 3D-Druckern möglich, die Modelle aus Kunststoff-Filament erstellen. Im Bereich der Bautechnik sind immer mehr 3D-Drucker im Einsatz. Aus den Medien sind die Großdrucker bekannt, die ganze Häuser drucken. Die Technik erlaubt jedoch noch deutlich mehr. So können Mauerziegel mit einem 3D-Drucker erstellt werden, wobei es die Möglichkeit gibt, diese Ziegel individuell zu gestalten. Dies betrifft nicht nur die Form, sondern auch die bauphysikalischen Eigenschaften im Inneren des Ziegels.
Metall-3D-Drucker fertigen ähnliche Produkte, wie dies im Druckguss möglich ist. Gleichzeitig gibt die 3D-Drucktechnik viel mehr Freiheit bei der individuellen Produktion und kleinen Serienfertigungen zu niedrigen Kosten. So können Metallbaubetriebe ihren Kunden individuelle Verzierungen für Tore und andere Metallobjekte als Service anbieten. Selbst im Garten- und Landschaftsbau finden sich Anwendungsmöglichkeiten für den 3D-Druck. Beispielsweise lassen sich Pflanzgefäße am 3D-Drucker erstellen. Hier ist es möglich, Größen nach individuellen Abmessungen zu fertigen, was mehr Raum für die kreative Gestaltung lässt. Auch die Anpassung von Farben und Formen ist so problemlos möglich. Auf diese Weise senkt der 3D-Druck im Handwerk nicht nur Kosten, sondern bietet auch eine Möglichkeit, sich über erweiterte Dienstleistungen von der Konkurrenz abzusetzen.
Spezialwerkzeuge und Sonderanfertigungen – 3D-Druck als Chance für das Handwerk
Der 3D-Druck spielt seine Stärken besonders bei Einzelanfertigungen aus. Bei der normalen Fertigung von Bauteilen, egal ob aus Kunststoff, Metall oder einem anderen Material, läuft der Weg meist über Auftragsfertiger. Diese arbeiten mit Formen, sodass Kleinserien oder Einzelstücke auf das Exemplar gerechnet extrem teuer sind. Alternativ erfolgen Planung und Fertigung in mühevoller Handarbeit. Dies kostet Zeit und treibt die Kosten ebenfalls nach oben.
Ein 3D-Drucker ist für solche Szenarien geschaffen. Selbst komplexe Bauteile lassen sich mit geringem Aufwand und in kurzer Zeit erstellen, sofern eine Vorlage als Datei vorhanden ist. Dies betrifft nicht nur Fertigungen für Kunden. Auch Spezialwerkzeuge für den einmaligen Einsatz oder Ersatzteile können oftmals auf diesem Weg beschafft werden.
Die Alternative zum eigenen 3D-Drucker: Dienstleister für Print-on-Demand
Für das Handwerk von Interesse sind zudem die Auftragsfertiger im Bereich 3D-Druck. Falls die Investition in eigene Maschinen als zu großes Risiko angesehen wird oder die 3D-Drucktechnologie nur vereinzelt benötigt wird, bietet sich Print-on-Demand als Alternative an.
Es gibt eine Reihe von Anbietern, die ihre Dienste über Internetplattformen anbieten. Hier ist es sowohl möglich, eigene Vorlagen in Auftrag zu geben, als auch aus einer Datenbank Modelle abzurufen. Ein Vorteil ist, dass diese Auftragsfertiger über deutlich mehr Fähigkeiten und technisch ausgereifte Systeme verfügen. So haben auch kleine Handwerksbetriebe Zugang zu hochtechnologisierten Fertigungsmöglichkeiten im Bereich 3D-Druck.
