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Schnelle Produktionstechnik:Forschern gelingt 3-D-Druck wie in "Terminator"

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3-D-Druck wie im Science-Fiction-Film

In einem Video zeigen Forscher der University of North Carolina, wie mit einem neuen 3-D-Druckverfahren fertige Teile aus flüssigem Kunststoff erzeugt werden können.

Mit einer neuen 3-D-Druck-Technik erwachsen Gegenstände aus einer Art Plastikpfütze. Videos zeigen das Verfahren, das die Produktion von Einzelteilen erheblich beschleunigen soll. Inspiration bezogen die Forscher aus Hollywood

Joseph DeSimone ist das, was man in den USA manchmal Serienunternehmer nennt. Er gründet eine Technik-Firma nach der anderen, und immer wieder hat er Erfolg. Gerade sieht es so aus, als hätte eine der jüngeren Firmen des Chemieprofessors gute Chancen auf den Durchbruch: Carbon3D will eine Technologie entwickelt haben, die den 3-D-Druck von Grund auf verändert.

Und weil DeSimone eben nicht nur einer der schillernderen Forscher an der University of North Carolina in Chapel Hill ist, sondern derzeit vor allem CEO von Carbon3D, hält er sich nicht lange mit Bescheidenheit auf. So eine Revolution muss schließlich verkauft werden. Das ist ganz gut gelungen: Ein Titel-Artikel im Magazin Science, extra früher als üblich veröffentlicht, damit er gleichzeitig mit DeSimones Vortrag bei der Ted-Konferenz 2015 erscheinen kann. Die Innovations- und Ideenkonferenz, die gerade im kanadischen Vancouver stattfindet, wird weltweit beachtet, ein Auftritt in der Eröffnungsrunde ist kein schlechtes Forum.

DeSimone ist nicht der Typ, der so eine Gelegenheit verschenkt. "Es gibt Pilze, die schneller wachsen als 3-D-gedruckte Teile", witzelt er. Das will Carbon3D ändern, mit einer Technik, die das 3-D-Drucken angeblich 25- bis 100-fach beschleunigt. Auf der Bühne zeigt DeSimone live, wie sein Drucker aus einer roten Flüssigkeit einen Plastikgitter-Fußball zieht.

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Eiffelturm entsteht aus dem 3-D-Drucker

In einem Video zeigen Forscher der University of North Carolina, wie mit einem neuen 3-D-Druckverfahren fertige Teile aus flüssigem Kunststoff erzeugt werden können - etwa ein Modell des Eiffelturms.

Für die Methode sei man vom Film "Terminator 2" inspiriert worden, sagt der Forscher. Da gibt es eine Szene, in der sich aus einer flüssigen Metallpfütze plötzlich die Killermaschine T1000 erhebt. Ein etwas unheimliches Vorbild für eine Firma, die die Welt verändern will, aber DeSimone versichert, friedfertige Anwendungen im Blick zu haben: individuelle Gefäßprothesen zum Beispiel, die im Operationssaal ausgedruckt werden, Zahnersatz, den der Zahnarzt schnell aus dem Drucker zieht, und Bauteile, die der Drucker besser hinbekommt als konventionelle Verfahren. Innerhalb eines Jahres soll die Technologie marktreif sein.

Geschwindigkeit ist schön, aber vor allem müsste die Auswahl an Materialien größer werden

Herkömmliche 3-D-Drucker arbeiten mit flüssigem Kunststoff, der punktgenau aufgetragen wird, mit einem Pulver, das ein Laserstrahl verschmilzt, oder mit einer Flüssigkeit, die per Laser oder UV-Licht stellenweise gehärtet wird. Ähnlich wie letztere Methode funktioniert das Verfahren von Carbon3D, allerdings mit einem Unterschied: Statt nach jeder Schicht neu anzusetzen, kann kontinuierlich gedruckt werden. Der flüssige Kunststoff befindet sich dafür in einer licht- und sauerstoffdurchlässigen Wanne, ähnlich einer großen Kontaktlinse. Durch die Wanne wird UV-Licht auf den Kunststoff projiziert, das ihn an den gewünschten Stellen hart werden lässt. Innen an der Wanne bleibt aber ein dünner Kunststoff-Film flüssig, weil der Sauerstoff das Härten stört. Da dort ständig frischer Kunststoff nachfließt, kann das gedruckte Objekt von einem Greifarm zügig nach oben herausgezogen werden, während es nach unten wächst.

Allerdings liegt es nicht nur an der Langsamkeit herkömmlicher 3-D-Drucker, dass sie bislang vor allem für Einzelstücke und Prototypen, aber nur selten in der Serienfertigung genutzt werden. "Geschwindigkeit ist natürlich ein Vorteil", sagt Steve Rommel vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart. Aber das allein reiche nicht: Ein breit einsetzbares Verfahren müsse auch präzise sein, und vor allem eine große Auswahl an Materialien bieten. Was die Präzision angeht, ist DeSimones Drucker offenbar nicht schlecht, Strukturen im Mikrometerbereich bekommt er hin - allerdings ist dann die Geschwindigkeit geringer.

Bei den Werkstoffen aber bleiben Fragen offen: Zwar schreibt das Team um DeSimone in Science, dass das Verfahren mit vielen Materialien kompatibel sei, aber das kann man über fast alle 3-D-Druck-Methoden sagen. Trotzdem müssen diese Werkstoffe erst einmal entwickelt, auf den Markt gebracht und bezahlbar werden, und das dauert. Rommel hat bei aller Begeisterung für 3-D-Druck Zweifel, ob Massenfertigung mittelfristig das richtige Ziel ist. Durch die geringe Auswahl an Werkstoffen sei auch die technische Leistungsfähigkeit begrenzt. "Ganz abgesehen von umweltfreundlichen Lösungen, die biobasiert oder gar biologisch abbaubar sind", sagt er. Von solchen Fragen war in "Terminator 2" allerdings auch nicht die Rede.