Was steht dem 3-D-Druck bevor?

Während ich durch die hell erleuchteten Hallen des Werks von 3D Systems in Rock Hill, South Carolina, schlendere, betrachte ich seltsame und wundersame Objekte. Eine voll funktionsfähige Gitarre aus Nylon. Eine Phalanx von Unterkiefern, die mit grässlich aussehenden Zähnen besetzt sind. Das Skelett eines Wals. Ein fünffarbiger, maßstabsgetreuer Prototyp eines hochhackigen Schuhs. Spielzeugroboter. Und etwas, das das Gesicht eines menschlichen Fötus zu sein scheint. „Das ist aus einem Ultraschallbild entstanden“, sagt Cathy Lewis, die Marketingchefin des Unternehmens, und zuckt mit den Schultern.

Diese Sammlung von Objekten hat ein gemeinsames Merkmal: Alle wurden von Maschinen „gedruckt“, die nach Anweisungen aus digitalen Dateien Schicht für Schicht Material – ob Metalle, Keramik oder Kunststoffe – zusammenfügen, bis die unverwechselbare Form des Objekts erreicht ist. Das Verfahren heißt 3-D-Druck (oder additive Fertigung, im Industriejargon), und wenn Sie noch nichts davon gehört haben, haben Sie den zahlreichen atemlosen Nachrichten und Technologieblogs nicht genug Aufmerksamkeit geschenkt – oder Präsident Barack Obama, der in seiner jüngsten Rede zur Lage der Nation erklärte, dass der 3-D-Druck „das Potenzial hat, die Art und Weise, wie wir fast alles herstellen, zu revolutionieren.“

Während viele Menschen erst jetzt von dieser Technologie hören, verwenden Ingenieure und Designer schon seit fast drei Jahrzehnten große und teure 3-D-Drucker, um schnelle Prototypen von Teilen für die Luft- und Raumfahrt, das Verteidigungswesen und die Automobilindustrie herzustellen. Im Laufe der Jahre hat sich jedoch die digitale Designsoftware weiterentwickelt, Scanner sind allgegenwärtig geworden und erschwingliche Desktop-Drucker sind in die Reichweite von selbständigen Unternehmern, Schulen und Heimwerkern gelangt. Technologen verkünden großspurig, dass der 3-D-Druck das Design demokratisieren und uns von der Hegemonie der Massenproduktion befreien wird.

Aber nur weil die Ideen eines jeden Gestalt annehmen können, heißt das noch lange nicht, dass sie das auch sollten – ein Gedanke, der mir in der Lobby von 3D Systems auffiel, wo ich ein Regal nach dem anderen mit etwas sah, das manche Leute nur mit Mühe nicht als billigen Plastikmüll bezeichnen wollen: bunte Miniaturvasen, Handyhüllen, Schmuck, Puppen und zwangsläufig auch Totenköpfe. (Allein auf einer 3-D-Tauschbörse fand ich 101 Entwürfe für Ringe und Anhänger mit Totenköpfen). Der Schöpfer dieses Lobby-Bastelmaterials? Der Cube, hergestellt von 3D Systems.

„Das ist unsere Verbraucherstrategie“, erklärt mir Lewis und zeigt auf eine Gruppe von rosa, türkisfarbenen und lindgrünen Druckern. Die Cubes haben die Größe einer Mr. Coffee-Maschine, sind glänzend und glatt und verfügen über einen An/Aus-Schalter, einen Anschluss für ein Daumenlaufwerk und einen Preis von 1.299 Dollar. Die Cubes erzeugen Objekte durch einen Materialextrusionsprozess, bei dem ein Druckkopf dünne Schichten geschmolzenen Kunststoffs auf eine Plattform aufträgt und stapelt. Der Prozess beginnt, wenn der Benutzer sein digitales Design in den Cube lädt, dessen Software ihm hilft, sein Modell zu vergrößern oder zu verkleinern und automatisch Stützstrukturen hinzuzufügen, wenn sie benötigt werden. (Die Stützen bestehen aus demselben Kunststoff wie die Druckmaschine und lassen sich abnehmen). Dann „zerschneidet“ der Cube das digitale Objekt in mikrometerdicke horizontale Schichten und erstellt eine Blaupause, der der Druckkopf folgt, indem er sich auf der X- und Y-Achse bewegt.

Der Cube kann Objekte in 16 verschiedenen Farben erstellen, aber immer nur eine Farbe auf einmal drucken (kein Kartuschenwechsel während des Drucks). Um einen Spielzeugroboter oder einen Totenkopfring in mehr als einer Farbe während eines einzigen Druckvorgangs zu erstellen, benötigen Sie einen CubeX Duo, der mehr als doppelt so viel kostet, aber zwei Druckpatronen hat, die die Farben automatisch aus- und einschalten – ein großer Fortschritt in den Augen der Liebhaber des Desktopdrucks.

Vielleicht spürt Lewis meine Ambivalenz gegenüber diesem Gerät und führt mich in einen gläsernen Produktionsraum, um die großen Geschütze des Unternehmens zu sehen: eine Reihe von kühlschrankgroßen Maschinen, die mit kleinen Fenstern versehen und von Monitoren, Tastaturen und CPUs umgeben sind. Elektrische Kabel schlängeln sich über den Köpfen, Staubsauger sind allgegenwärtig, und der Boden ist rutschig mit pulverisiertem Nylon. Mit zusammengekniffenen Augen und Blendschutz starre ich durch das kleine Fenster einer Stereolithographie-Maschine, in der ein mit einem lichtempfindlichen Polymer gefüllter Bottich wiederholt von einem Laser beschossen wird, wodurch eine chemische Reaktion ausgelöst wird, die eine dünne Schicht der zähflüssigen dunkelblauen Flüssigkeit aushärtet. Sekunden vergehen, horizontale Blitze zucken und ein Wischer verteilt eine weitere Schicht des Harzes.

Jede Schicht ist 50 Mikrometer dick, was einem Zwanzigstel eines Millimeters entspricht. (Je dünner die Schichten, desto feiner die Auflösung und desto schärfer die Details.) Das fertige Objekt erhebt sich, während sich das Druckbett, die Plattform, senkt. Was hat dieser Drucker, der 170.000 Dollar kostet, produziert? Lewis konsultiert einen Monitor und vermutet, dass es sich um Schmuck handelt, einen Ring mit kompliziertem Design. Ich stelle fest, dass es sich um eine große Maschine für eine Kugel handelt, aber Lewis versichert mir, dass die Techniker normalerweise mehr als eine Kugel auf einmal herstellen.

Sie zeigt mir eine weitere Maschine mit Fenster. Diesmal ist der Bottich nicht mit dunkelblauer Flüssigkeit, sondern mit weißem Nylonpulver gefüllt. Ein Wischer glättet die Oberfläche des Behälters, auf die ein Laser die Umrisse von vier Ringen und einem Miniaturbumerang ätzt, indem er das pulverförmige Material zusammenschmelzt (ein Prozess, der als Sintern bekannt ist). Der Wischer wischt erneut und löscht die Formen, der Laser blitzt auf, und eine weitere Schicht von Ringen und einem Bumerang wird gesintert. Der Monitor zeigt uns an, dass dieses Projekt nach 26 Stunden Sinterung vier Zentimeter hoch ist und noch viele Stunden vor uns liegen. Die „Enthüllung“ wird erst erfolgen, wenn das überschüssige Pulver ausgegraben und das Produkt exhumiert wird. Vielleicht ist es eine Drohne, vielleicht ein Guss für einen Motorblock. Lewis kann es nicht sagen (ein Bumerang ist es jedenfalls nicht). Aber sie weiß, dass dieses Teil genauso haltbar sein wird wie das traditionell hergestellte Teil, das es ersetzt.

Mein Rundgang endet dort, wo er begonnen hat, zwischen den Plastikrobotern und Telefongehäusen. In zwei Stunden ist die Geschichte der additiven Fertigung vor meinen Augen vorbeigezogen, beginnend mit technischen Anwendungen und endend in Privathaushalten und Büros – nicht unähnlich dem Werdegang von Computern und Laserdruckern. Mit der Fähigkeit, solche Objekte auf Anfrage zu replizieren oder zu erstellen, sagt Dale Dougherty, Herausgeber des Make-Magazins – Teil der aufkeimenden DIY-„Maker-Bewegung“, die der Individualisierung den Vorzug vor Waren gibt -, ist der 3-D-Drucker „Wal-Mart in der Handfläche“

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