Vom Verstand zur Sache: Gibt es etwas, was ein 3D-Drucker nicht kann?

Wenn Sie noch nie von additiver Fertigung gehört haben, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass Sie den umgangssprachlicheren Begriff für dasselbe gehört haben: 3D-Druck. Was viele Menschen immer noch nicht merken, ist, dass diese relativ neue Technologie viel mehr beinhaltet als Fußgängeranwendungen wie das Anfertigen von Schlüsselanhängern und Kitsch. Da sich das Konzept sowohl in Fabriken als auch in Kellern rasant weiterentwickelt, stellen die Menschen jetzt Formen zum Bewegen von Teilen und Werkzeugen, medizinischen Geräten und allerlei anderen Gegenständen her. Mit jedem Tag bringt das Konzept die Industrie, wie wir sie kennen, in Aufruhr. Schauen wir uns also den 3D-Druck an - und wie diese zunehmend zugänglichen Geräte hergestellt werden.

So funktioniert 3D-Druck

Das Konzept, das am häufigsten als 3D-Druck bezeichnet wird, erhielt den Namen additive Fertigung, da es sich um einen einzigartigen Fertigungsprozess handelt, bei dem ein festes Objekt erstellt wird, bei dem Material hinzugefügt und nicht entfernt wird. Bei der herkömmlichen Herstellung eines einzelnen festen Objekts wird normalerweise Material entfernt. Denken Sie daran, Holz zu schnitzen, Kunststoffe zu verbinden oder Metalle in Formen zu feilen und zu schweißen. Beim 3-D-Druckverfahren der additiven Fertigung überträgt eine mit einem CAD-Programm auf einem Computer erstellte digitale Datei Anweisungen an ein Desktop-Gerät, den "Drucker", der einzelne Materialschichten hochgenau und präzise hinzufügt Erstellen Sie eine dreidimensionale Kopie der digitalen Datei. Das Drucken eines Objekts dauert häufig zwischen 20 und 40 Minuten, kann jedoch bis zu 24 Stunden dauern. Für einige Artikel möchten Sie sich vielleicht einen Popcorn-Behälter ausdrucken, genau das, was die meisten 3D-Drucker machen könnten.

So lief das Drucken in 3-D

Als aufstrebende Technologie ist additive Fertigung nur in dem Sinne "aufstrebend", dass sie in letzter Zeit sehr stark in Erscheinung tritt. Das Konzept und die Technologie existieren jedoch bereits seit 30 Jahren. Es ähnelt der Technologie für Tablets und Smartphones, die es schon lange gab, bevor diese Geräte in den meisten amerikanischen Haushalten allgegenwärtig wurden. Schließlich braucht es oft Zeit, bis sich die Technologie angemessen entwickelt, um an die Verbraucher verkauft zu werden - und für ein breites Spektrum von Verbrauchern kostengünstig genug zu werden, um sie sich leisten zu können. Die notwendige Technologie für 3D-Drucker - wie die beteiligten Laser - kam erst in den 2000er Jahren voll zum Tragen, als Open-Source-Projekte und andere Initiativen zur Weiterentwicklung der Technologie beitrugen.

Wer verwendet 3D-Drucker?

Das Spannende am 3D-Druck ist, dass mit dieser Art der Herstellung zumindest theoretisch fast alles hergestellt werden kann - auch funktionierende menschliche Organe. Es wurde - meist experimentell - in der Automobil-, Luftfahrt-, Fertigungs-, Medizin- und Heimwerkerindustrie eingesetzt. Große Hersteller verwenden beispielsweise aus verschiedenen Gründen der Kosten- und Zeitersparnis den 3D-Druck.

"Marketingabteilungen sind die Kunden. Sie kaufen diese Drucker aus verschiedenen Gründen. Oft kann sich ein Kunde nicht vorstellen, wie ein fertiges Produkt aussehen wird. Es ist äußerst hilfreich, wenn sie einen Prototypen in der Hand halten können", sagte er Scott Cleveland von Impac Systems, einem 3-D-Druckerverkäufer.

Dies ist sinnvoll, wenn man bedenkt, wie einfach und sparsam es ist, einen Prototyp aus Kunststoff zu entwerfen, und nicht, aus welchen teureren Materialien das Endprodukt tatsächlich hergestellt werden könnte. Einige Unternehmen setzen diese Fertigungstechnologie auch aus Gründen der physikalischen Praxistauglichkeit ein.

"Die von Öl- und Gasunternehmen angebotenen Produkte sind in der Regel sehr groß. Wenn sie das fertige Produkt auf eine Messe bringen, ist es viel zu schwer", sagte Cleveland. "Heute drucken viele verkleinerte Prototypen aus, die sie problemlos auf einem Tisch anzeigen können."

Die Welt des 3D-Heimdrucks ist jedoch schneller gewachsen als das LEGO-Schloss eines Kindes, das übrigens heute von vielen Menschen für ihre Kinder ausgedruckt wird. Gutes, altes Web 2.0-Crowdsourcing ist maßgeblich für das Wachstum des 3D-Drucks verantwortlich. Es gibt zahlreiche Websites, auf denen Menschen ihre selbst gefertigten Produkte, Entwürfe dieser Produkte verkaufen oder die Entwürfe einfach auf Open-Source-Weise weitergeben. Shapeways.com und Thingiverse.com sind zwei solche populären Aufstellungsorte. (Über Crowdsourcing in Crowdsourcing: Was es ist, warum es funktioniert und warum es nicht verschwindet.)

Oh, die verrückten Sachen, die Leute drucken

Das gesamte Konzept des 3D-Drucks ist zweifellos Teil eines breiteren Trends in der wachsenden Do-it-yourself-Bewegung, die seit Jahrzehnten in Kellern und Werkstätten betrieben wird. Während Profis die 3D-Drucktechnologie für Industriedesign, Architektur, Ingenieurwesen und mehr einsetzen, kann die Barriere für Menschen, die als Bastler selbstgemachte Produkte herstellen, für einige Drucker nur 400 US-Dollar betragen. Das ist ungefähr der Preis für ein anständiges Mountainbike. Wenn Sie mit dem Drucker arbeiten, können Sie möglicherweise auch die Teile ausdrucken, um Ihr eigenes Mountainbike zu bauen.

Obwohl der mittlere Markt für 3D-Drucker etwa 2.000 US-Dollar beträgt, sind diese Geräte für Hobby-Designer wie den unten abgebildeten, beliebten MarkerBot Replicator 2 dennoch in Reichweite.

Darüber hinaus werden Daten- und Techniker keinen Mangel an Methoden und Terminologien haben, an denen sie festhalten können, wenn sie sich in die 3D-Design-Lernkurve einarbeiten. Begriffe wie "Polygonzahlreduzierung" und "ABS-Kunststoff" und "PLA-Kunststoff" sind die Norm.

Makerbot Replicator 2, Makerbot.com

Die Kreativität der Entwürfe für 3D-Drucker scheint keine Grenzen zu kennen, von selbstgemachten Spielstücken und iPhone-Hüllen bis hin zu Muttern und Bolzen (im wahrsten Sinne des Wortes). Hier sind einige erstaunliche Beispiele.

Machen Sie Ihre eigene Brille mit einem Design für diese Marcello Specs, Vertdesign.com.au

Spielen Sie mit diesem Rubik-Würfel aus der Hölle im Wert von 1.600 US-Dollar (17 x 17 x 17) von Shapeways.com

Als ich in den virtuellen Gängen dieser 3D-Blueprint-Sharing-Sites stöberte, musste ich über die zahlreichen skurrilen Dinge lächeln, die die Leute offensichtlich nicht für die Massen, sondern für sich selbst machten. So wie dieser Super Mario Mobius Strip:

Super Mario Mobius Strip, Shapeways.com

Und hier ist noch eine Sache, die die Leute zu Hause machen: Sexspielzeug. Tom Nardone, Gründer von MakerLove.com, einer kostenlosen Website, die Designs für hausgemachtes Sexspielzeug anbietet, erklärte die Datenschutzvorteile der Heimproduktion von Gegenständen, deren Kauf vielen Menschen peinlich ist.

Kontroverse um 3-D-Druck

Aber bei all den Wohlfühl-Dingen, die die Leute zu Hause drucken, gibt es auch Kontroversen um den 3D-Druck, denn nicht jeder druckt harmloses Sexspielzeug und hippe Brillen. Zum einen fertigen zahlreiche Bastler Entwürfe und Ausdrucke von patentierten Produkten an, was die Rechte des Patentinhabers verletzt. Eine schnelle Suche auf vielen Torrent-Websites, die für den Handel mit unterirdischen und manchmal faulen Dateien bekannt sind, zeigt eine wachsende Anzahl gemeinsamer Designs für patentierte Artikel. Die Verstöße werden wahrscheinlich nicht so schnell behoben sein, zumal das Scannen von Objekten mit CT-Scan-Apps die sofortige Übersetzung von 3D-Objekten in eine digitale Datei so einfach gemacht hat.

Noch kontroverser ist jedoch die Möglichkeit, voll funktionsfähige Kunststoff-Schusswaffen zu drucken - zumal die USA mit der Waffengesetzgebung zu kämpfen haben. In den meisten Fällen ist die Qualität dieser Schusswaffen fragwürdig, sie stellen jedoch ein Problem dar, wenn der Gesetzgeber beschließt, Rechtsvorschriften zur Verbesserung der Waffenkontrolle in dem Sinne umzusetzen, dass kaum etwas getan werden kann, um die Verbreitung von selbst gedruckten Waffen zu verhindern.

Die Zukunft von 3-D

Da die Menschen überall neue Produkte für 3D-Drucker entwickeln, werden nicht nur die Produkte selbst die Landschaft der Dinge verändern, sondern auch die aus der Praxis abgeleiteten Konzepte wie Crowdsourcing, eine Verlagerung in Richtung Do-it-yourself-Fertigung. und die Kreativität der Anwendungen, die sich Bastler und Hersteller einfallen lassen. Die Tatsache, dass die 3-D-Drucktechnologie im Wesentlichen offen und zugänglich ist, ist sowohl ihr größter Vorteil als auch eine der größten Herausforderungen, wenn es um Patentgesetze und andere Einschränkungen geht - ganz zu schweigen von der beträchtlichen Macht der Fertigungsindustrie . Doch während es noch vor wenigen Jahren völlig undenkbar war, eigene Produkte zu drucken, anstatt sie im Laden zu kaufen, wird dies zunehmend zu einer realistischeren Option. Wie bei jeder bahnbrechenden Technologie sind die Ergebnisse sicher cool … und vielleicht etwas kompliziert.