Das kommt in Düsseldorf aus dem 3D-Drucker

Technologie : Das können Düsseldorfer 3D-Drucker

Vom Prototypen bis zur Prothese kommen die Drucker zum Einsatz. Die neue Technik hat viele Vorteile.

Immer mehr Firmen bauen bei ihrem alltäglichen Geschäft auch auf 3D-Drucker. Denn je nach Bereich kann das viele Vorteile haben: Es geht schneller, ist kostengünstiger und – hat man erst einmal so ein Gerät – kann man alles selbst im eigenen Hause machen. Auch in Düsseldorf setzen Unternehmen auf diese Technik. Wir haben vier Anwendungsgebiete, in denen das der Fall ist, zusammengestellt.

1. Figuren

Es war wohl einer der ersten Bereiche, in denen der Öffentlichkeit der Nutzen von 3D-Druck näher gebracht wurde: Seit Ende 2013 werden in Düsseldorf bei der Doob-Group Figuren abgescannt und danach wieder in 3D ausgedruckt. Das können Menschen, Tiere oder ganz andere Objekte sein, gedruckt werden die Figuren in verschiedenen Größen von zehn Centimetern bis zur Lebensgröße. Und auch wenn das vielleicht einer der leichteren Bereiche ist, in dem die Technik eingesetzt wird, so sind die Produkte doch stark nachgefragt: 120 Mitarbeiter hat Doob mittlerweile – in Düsseldorf, aber auch in New York.

2. Zahnmedizinische Schienen

Auch in der Uniklinik freut man sich über die Vorteile, die 3D-Druck bringt – in die Zahnmedizin. „Man kann damit einfach ganz andere Sachen machen“, sagt Prof. Dr. Dr. Norbert Kübler, Direktor der Klinik für Mund-, Kiefer- und plastische Gesichtschirurgie. Muss man zum Beispiel Ober- und Unterkiefer neu richten, drucken die Ärzte am 3D-Drucker einen sogenannten Splint, also eine Art Kunststoffschiene, die während einer Operation eingesetzt wird und das Gebiss in der richtigen Position hält. Vorher am Computer genau geplant, können diese Teile viel präziser an jeden individuellen Mund angepasst werden. Den gleichen Vorteil nutzen die Ärzte auch bei größeren Defekten im Mundraum – etwa durch eine Tumor oder Unfall. Fehlt etwa das Jochbein oder gab es eine größeren Bruch an der Augenhöhle, durch den das Auge nicht mehr richtig Halt hat, wird dieser Bereich abgescannt und am Computer ein passendes „Ersatzstück“ aus verschiedenen Materialien gedruckt. Diese Technik kommt zwar auch hier zum Einsatz, wird aber nicht in Düsseldorf selbst gedruckt.

Bei Henkel kommen vor allen Dingen Proto-Typen aus dem 3D-Drucker. Foto: Colm Mahady / Fennells

3. Prototypen

Schon seit 2015 gibt es im Düsseldorfer Hafen das IOX-Lab. Das Unternehmen bietet ihren Kunden an, in 30 Tagen einen funktionsfähigen Prototypen zu erstellen. Und der entsteht im 3D-Drucker. „Unternehmen kommen auf uns zu mit einer innovativen Idee und wir machen dann einen Prototypen daraus“, sagt Bettina Palka. Der große Vorteil am 3D-Drucker: Es geht schneller und kann im eigenen Haus produziert werden – die Mitarbeiter brauchen also keine zusätzliche Firma, die die Pläne in die Wirklichkeit umsetzt. So könne auch nochmal nachgebessert werden. Ein Beispiel für so einen Prototypen aus dem 3D-Drucker war eine Art Hülle für CO2-Flaschen in Wassersprudlern, in den sich eine kleine Waage einbauen lässt - die zeigt an, wie voll die Gasflasche noch ist und wann eine nachbestellt werden muss. Zudem wohnt im IOX Lab auch der zumindest äußerlich menschenähnliche Roboter Bob. Auch er kommt aus dem 3D-Drucker und soll immer weiter zum Serviceroboter werden.

Für Prototypen kommt auch bei Henkel der 3D-Drucker zum Einsatz – zum Beispiel wenn eine neue Verpackung für die Produkte auf den Markt kommen soll. „Da müssen wir vorher testen, ob die zum Beispiel auch in die Abfüllanlagen passen“, sagt Sebastian Hinz, Firmensprecher. Daher werde bei einer neu gestalteten Shampoo-Verpackung erst einmal nur eine kleine Stückzahl funktionaler Prototypen benötigt, um genau solche Dinge zu testen. Diese per Spritzgießen anzufertigen, sei teuer und aufwändig. Mit dem 3D-Drucker gehe das viel schneller – und vor allem günstiger. Doch auch sonst ist Henkel im 3D-Druck-Geschäft aktiv. Mit ihrer Klebstoff-Sparte sorgen sie für die nötigen Materialien, mit denen die Drucker befüllt werden. Dafür arbeiten sie mit den Druckerherstellern Hewlett Packard und Carbon zusammen.

4. Bauteile

Präziseres Arbeiten ermöglicht 3D-Druck nicht nur bei Prototyp und Prothese – auch bei anderen Bauteilen, etwa für Autos oder Werkzeuge, kann das ein Vorteil sein. Das österreichische Stahlunternehmen Voestalpine arbeitet seit 2016 in Düsseldorf am 3D-Druck von solchen Bauteilen. Das Besondere: Anders als in den meisten Einsatzbereichen wird hier in Metall und nicht in Kunststoff gedruckt. Dafür hat die Firma in Düsseldorf ein eigenes Kompetenzzentrum eingerichtet, das diese Methode erforscht und anwendet. Hier entstehen dabei Werkzeuge, Komponenten für Spezial- und Rennfahrzeuge und Musterbauteile für den Luftfahrt-Bereich.

Eine Besonderheit: Metall aus dem 3D-Drucker

Ein Achsschenkel für ein Gokart im Pulverbett bei Voestalpine. Foto: Voestalpine

Metall, das wird gegossen, gestanzt, geschweißt - und jetzt auch gedruckt. 2016 hat die Österreicher Firma Voestalpine in Düsseldorf ein Kompetenzzentrum für 3D-Druck eröffnet und überträgt dort die 3D-Technik auf metallische Werkstoffe. Den in die Vorteile vom 3D-Druck will man hier auch in anderen Bereichen einsetzen.

Das Grundprinzip ähnelt dem, bei den Kunststoff-Druckern. Auf einem Computer entsteht ein dreidimensionaler Entwurf, den ein Drucker umsetzen kann. Bei Voestalpine in Düsseldorf kommt dann bei der Umsetzung Metallpulver zum Einsatz. Ein Korn in diesem Pulver hat einen Durchmesser ab etwa 0,015 Millimetern - das ist dünner als ein menschliches Haar.

Für das Drucken selbst gibt es verschiedene Verfahren. Bei einem der beiden wird in einem großen Pulverbett das Metallpulver per Laserstrahl genau an den richtigen Stellen geschmolzen und so beim Erkalten in die passende Form gebracht. Beim anderen Verfahren wird das Pulver in einen Laserstrahl geblasen und dann Schicht für Schicht aufeinander aufgetragen.

Durch 3D-Druck mit Metall entstehen verschiedene Werkzeuge oder Bauteile für Fahrzeuge oder den Luftfahrt-Bereich. Für die Vorbereitung einer Marsmission hat das Unternehmen zum Beispiel eine Art Schaufel entworfen, mit der auf dem Planeten Proben genommen werden können - das Werkzeug dafür muss besonders robust sein. „Wir haben unsere Expertise des 3D-Drucks und der Beschichtung kombiniert, so entstand für diese Anwendung eine Schaufel mit unschlagbaren Eigenschaften“, sagte Dr. Eric Klemp, Geschäftsführer des Additive Manufacturing Centers in Düsseldorf bei der Vorstellung der Schaufel.

Der Vorteil, der sich auch bei diesem Einsatzgebiet von 3D-Druck zeigt, ist, wie präzise dabei gearbeitet werden kann. Spezialanfertigungen, komplexe Bauteile und Werkstücke mit Hohlräumen lassen sich damit viel einfacher umsetzen. Dennoch stehe der Einsatz von Metallen in diesem Bereich noch am Anfang. Voestalpine sei - so heißt es vom Konzern - einer der Pioniere auf diesem Gebiet. Und Düsseldorf dafür zentraler Standort. Angefangen mit drei Mitarbeitern und zwei Druckern arbeiten mittlerweile elf Mitarbeiter und vier Geräte in Düsseldorf.