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ADLERAUGEN AUS DEM 3D-DRUCKER Der 3D-Druck eröffnet neue Möglichkeiten, innovative Produkte herzustellen – zum Beispiel optische Systeme für medizinische Diagnosen oder autonome Fahrzeuge. Zwei Projekte aus dem neuen Programm Additive Fertigung belegen das. Ob Kaffeelöffel, Kleiderschrank oder ein Getriebe: Die meisten Produkte entstehen heute, indem Werkzeuge sie aus Kunststoff, Holz oder Metall herausarbeiten. Dazu wird gedreht, gefräst, gesägt oder gestanzt. Verbindungen werden gebohrt, verschraubt oder genietet. Am Ende bleibt neben dem Produkt meist reichlich Abfallmaterial zurück. Der Produktionsprozess lohnt sich oft nur bei großen Stückzahlen. Anders sieht das bei der additiven Fertigung aus, oftmals auch nur kurz als 3D-Druck bezeichnet: Da wächst das Produkt durch Auftragen und Anlagern von Material aus einem Materialpulver oder einer Flüssigkeit computergesteuert nach einem zuvor erstellten digitalen Modell. Das bietet viele Vorteile: Es bleibt nur wenig überflüssiges Material zurück, wertvolle Ressourcen lassen sich einsparen. Der Drucker formt das Produkt Schicht für Schicht in einem Arbeitsgang. Mit additiver Fertigung lassen sich, anders als mit herkömmlichen Produktionsverfahren, geringe Stückzahl oder Unikate ohne Mehrkosten herstellen. Und per 3D-Druck können sehr komplexe Strukturen wachsen, die anders nicht realisierbar wären. Das eröffnet neue Perspektiven für den Leichtbau und kreatives Design.
Neue Perspektiven dank 3D-Druck
Ex per ten sprec hen auc h von ei ner „disruptiven Technologie“, da der 3D-Druck das Potenzial hat, etablierte Fertigungstechnologien abzulösen. In einigen Bereichen ist dieser Prozess bereits in Gang, etwa bei der Herstellung von individuellem Zahnersatz. In anderen Branchen steht die Fertigungsre-
volution noch bevor – zum Beispiel in der optischen Industrie. Erste 3D-Drucker gab es zwar bereits in den 1980er-Jahren. Doch sie waren teuer und unflexibel und taugten nicht für eine breite Anwendung. Das hat sich aufgrund der rasanten Entwicklung im Bereich Informationstechnologie inzwischen geändert: Leistungsfähige Hard- und Software haben die Geräte preiswerter und vielseitig einsetzbar gemacht. Mit ihrem neuen Forschungsprogramm zur additiven Fertigung will die BadenWürttemberg Stiftung dazu beitragen, die Position des Landes in den Materialwissenschaften weiter zu stärken und die Nutzung des 3D-Drucks in den Unternehmen zu forcieren. Im Fokus des Programms, das 2016 ausgeschrieben wurde, stehen die Erforschung neuer Materialien und Fragen der Qualitätssicherung in der additiven Fertigung sowie das Bioprinting. Aktuell finanziert die Stiftung neun Projekte aus den Anwendungsfeldern Medizin, Energie und Optik. Dass der 3D-Druck gerade im Bereich der optischen Technologien viele neue Gestaltungsmöglichkeiten bietet, belegen zwei Projekte aus dem Programm Innovation durch Additive Fertigung an der Hochschule Aalen und der Universität Stuttgart. Beim Projekt „NemFago“, wo Forscher aus Aalen mit Wissenschaftlern am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg zusammenarbeiten, stehen neue Werkstoffe und ihre Handhabung im Vordergrund. Ziel ist es, in den nächsten Jahren mehrere Beispiele für optische Elemente herzustellen, die per 3D-Druck über zusätzliche Funktionalitäten ausgestattet werden.
Prof. Schneckenburger und sein Team wollen Quantenpunkte in optische Gläser einbauen, die verschiedenfarbiges Licht aussenden können.