Drucken in der dritten Dimension

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10.04.2017

Drucken in der dritten Dimension

Studierende lernen den Umgang mit verschiedenen Verfahren des 3D-Drucks

Zwei Wochen lang lernen Studierende im Tutorium 3D-Druck des Instituts für Druckmaschinen und Druckverfahren verschiedene 3D-Drucktechniken mit ihren Vor- und Nachteilen kennen. Ein Ziel der Veranstaltung ist, Berührungsängste mit der neuen Technik abzubauen.

Blick ins Tutorium 3D-Druck. Bild: Felipe Fernandes
Teilnehmer des Tutoriums im 3D-Drucklabor. Bild: Felipe Fernandes

Die Astronauten auf der Internationalen Raumstation ISS haben ein Problem: Aus einem Sauerstoffhahn an Bord entweicht zu viel Gas. Er muss dringend geschlossen werden – und zwar mit einem ganz bestimmten Anzugsmoment. Von einem Einstellgriff oder einem Drehmomentschlüssel fehlt allerdings jede Spur, konventionelle Schlüssel passen nicht und bringen das notwendige Drehmoment nicht auf. Doch glücklicherweise stehen sowohl ein 3D-Scanner als auch ein 3D-Drucker zur Verfügung. Unter Zeitdruck machen sich die Ingenieure im All an die Arbeit…

Diesem Szenario stellen sich die acht Studierenden, die das Tutorium 3D-Druck am Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren, Fachbereich Maschinenbau, besuchen, das in diesem Semester zum zweiten Mal angeboten wird. Bevor sie jedoch eine so komplexe Aufgabe lösen können, werden erst einmal die Grundlagen gepaukt: „Wir stellen drei verschiedene 3D-Druck-Verfahren mit ihren Besonderheiten vor“, erläutert Kursleiter Vinzenz Nienhaus, der am Institut promoviert. Während beim Selektiven Lasersintern Kunststoffpulver mit einem Laser zusammengeschmolzen und bei der Fused Filament Fabrication Kunstoffdraht aufgeschmolzen wird, härtet der Stereolithografie-Drucker Harz aus. „Schon daran sieht man, dass das 3D-Drucken ein weites Feld ist. Das geht vom Drucken von Keramik-Zähnen bis hin zu filigranen Kunststoffbauteilen“, sagt Nienhaus. Der Vorteil des 3D-Drucks gegenüber herkömmlichen Methoden des Maschinenbaus ist es, dass man an den Einsatz angepasste Bauteile mit komplexer Struktur schnell und mit relativ geringem Aufwand fertigen kann.

Noch beobachtet Nienhaus in der Industrie und in Unternehmen Berührungsängste beim Thema 3D-Druck: „Mit unserem Tutorium wollen wir dabei mithelfen, dass die künftigen Ingenieure die Stärken dieser Technik kennenlernen.“ In manchen überraschenden Bereichen hat der 3D-Druck jedoch schon seinen festen Platz: Häufig haben Kreuzfahrtschiffe einen solchen Drucker an Bord, um zum Beispiel kaputte Fußleisten schnell austauschen zu können, ohne sie im begrenzten Frachtraum transportieren zu müssen.

Kluft zwischen Vorstellung und Realität

Produkte aus dem 3D-Drucker. Bild: Felipe Fernandes
Gegenstände aus dem 3D-Drucker. Bild: Felipe Fernandes

Oftmals gebe es eine Kluft zwischen Vorstellung und Realität: „Man kann nicht einfach alles mit dem 3D-Drucker drucken, was man sich vorstellt. Man muss es auch konstruieren können“, erläutert Nienhaus. Das sei eines der Haupthemmnisse für den privaten Gebrauch: „Es gibt zwar Datenbanken, in denen man sich die Produktdaten von bestimmten Gegenständen wie Schlüsselanhängern besorgen kann, aber wenn einem ein Bauteil in der Dusche abbricht, steht man wieder vor einem Problem.“

Eine Möglichkeit, es zu lösen, ist der Einsatz von 3D-Scannern. Aber auch diese sind nicht leicht zu bedienen. Deshalb steht die Handhabung der verschiedenen Modelle auch auf dem Stundenplan des Tutoriums. Timo Brune und Marius Haefele warten gerade vor einem 3D-Drucker darauf, dass die Büste mit Brunes Konterfei, das sie dafür zuvor eingescannt haben, fertig wird. Für die etwa vier Zentimeter hohe Figur braucht der Fused Filament Fabrication-Drucker eine halbe Stunde.

Marius Haefele, der Wirtschaftsingenieurwesen mit Fachrichtung Maschinenbau studiert, ist fasziniert vom 3D-Druck: „Damit kann man auch zuhause eigene Konstruktionen umsetzen und das Gelernte aus verschiedenen Vorlesungen anwenden.“ Er hat sich bereits einen 3D-Drucker für daheim bestellt. Und falls er einmal Astronaut wird, weiß er nach dem Tutorium auch, was zu tun ist, wenn der Sauerstoffhahn auf der ISS mal wieder ein Leck hat.

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