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Schnell und flexibel jede Form drucken - der Kreativität sind beim 3D-Laserdrucken keine Grenzen gesetzt.
Die rund zweihundert Stühle des Photonics Forum auf der weltweit größten Lasermesse waren bis auf den letzten Platz besetzt als Martha Cohen, eine junge, dunkelhaarige Frau mit einer hellen Geige in der Hand, die Bühne betrat und zu spielen anfing. Cohens „Kleine Zukunftsmusik der Photonik“ bildete am 23. Mai in München auf der LASER – Word of Photonics den gelungenen Auftakt der Veranstaltung zur Präsentation des neuen Förderprogramms des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit dem Titel „Photonik Forschung Deutschland“, welches die Strategie der Photonik-Forschung in Deutschland für die nächsten Jahre beschreibt. Aber was ist nun das Besondere an Cohens Violinstück zum Auftakt der Veranstaltung?
Es ist die unscheinbare beigefarbene Geige in Martha Cohens Händen, denn diese Geige wurde mit einem 3D-Laserdrucker „gedruckt“.
Bei dem Verfahren des 3D-Laserdruckens, in Fachkreisen Lasersintern genannt, werden die dreidimensionalen Objekte Schicht für Schicht hergestellt. In einem Pulverbett schmilzt ein Laser das feine Kunststoffpulver in eine vorgegebene Kontur auf, die sich dann abkühlt und verfestigt. Danach wird eine neue Pulverschicht aufgetragen, wieder mit dem Laser belichtet und so weiter. Das dreidimensionale Objekt wird so Schichtweise aufgebaut, bis letztendlich das gewünschte Produkt in einem Stück entsteht. Die Form des Objekts wird dabei vorab mittels CAD am Computer erstellt, und die Daten anschließend zum drucken an den 3D-Laserdrucker übertragen.
Das Lasersintern ist die Schlüsseltechnologie für das e-Manufacturing: schnell, flexibel und kostengünstig entstehen die Komponenten direkt aus den elektronischen Daten. Ein weiterer, faszinierender Aspekt des 3D-Laserdruckens ist, dass man fast keinen geometrischen Limitierungen mehr unterliegt. Alles wird konstruierbar – jede geometrische Form lässt sich quasi direkt aus CAD Daten realisieren. Und: 3D-Laserdrucken ermöglicht die individuelle Gestaltung der Bauteile in der Fertigung. Um es einfach auszudrücken: dem Laserdrucker ist es gleichgültig, ob er in einem Fertigungsschritt 100 identische oder 100 vollkommen unterschiedliche Teile erzeugt.
Das Beispiel mit der Geige zeigt ziemlich eindrucksvoll die neuen Optionen dieses Laserdruckverfahrens für jedes Handwerk und für jeden Designer auf. Der konventionelle Bau einer Violine umfasst rund 500 Arbeitsgänge und dauert im Schnitt drei Monate. Per Laserdrucken entsteht der Geigenkörper in einem Stück innerhalb weniger Stunden. Der Klangkörper ist (also bis auf Saiten, Wirbel, Hals und Griffbrett) komplett aus einem Stück gesintert – und das ohne eine nachträgliche Bearbeitung. Die EOS GmbH hat dieses Verfahren perfektioniert und stellte die Geige für die Veranstaltung zur Verfügung.
Die Anwendungsbereiche für das 3D-Laserdruckverfahren sind unglaublich vielfältig und breit gefächert. Ein Beispiel: Bohrschablonen für Gelenkoperationen. Medizintechnikunternehmen nutzen diese Technologie, indem sie vor einer Gelenkoperation CAD Daten des Knochens vom Patienten per MRT aufnehmen, und eine hochpräzise Bohrschablone für das jeweilige Gelenk erzeugen. So ist sichergestellt, dass der Arzt während der oft stressigen Operation eine passgenaue Vorgabe besitzt, wie er seine Bohrungen für die jeweilige Prothese anzusetzen hat. Da jedes menschliche Gelenk unterschiedlich ist, muss auch jede Bohrschablone individuell gefertigt werden, und das ist mit diesem Laserverfahren hervorragend und schnell machbar. Ein wichtiger Beitrag für eine zunehmend älter werdende Gesellschaft.
Aber auch bei der wichtigen Thematik der „Energieeffizienz“ bietet das spezielle Laserverfahren Lösungen. Außer mit Kunststoffpulver kann der 3-D-Laserdrucker nämlich auch mit Metallpulver drucken – von Edelstahl, über Aluminium bis hin zu Titan. „Gitternetzstrukturen aus dem „Leichtbau“ z.B. für Aerospace und Formel 1 Kunden lassen sich sehr viel leichter herstellen. So ist es gelungen, für Luftfahrtunternehmen das Gewicht einzelner Komponenten um 65% zu reduzieren. Jedes Kilogramm Gewicht weniger, bringt über den Lebenszyklus eines Flugzeuges tausende Euro Einsparung plus signifikant reduzierte CO2 Emissionen.
Der 3D-Laserdrucker ist nur eines von vielen faszinierenden Beispielen, wie Optische Technologien unseren Alltag revolutionieren. Die Geige aus dem Laserdrucker steht hierbei symbolisch für die Erschließung neuer Anwendungsbereiche und Wachstumsmärkte durch die Photonik, einer Zukunftstechnologie, die in Deutschland zu den fünf großen Schlüsseltechnologien zählt.
Die Herstellerfirma der Geige aus dem 3D-Laserdrucker, die EOS GmbH, ist heute einer der Weltmarktführer im Bereich des Lasersinterns. Mehr aus Spaß, so erzählt Nikolai Zaepernick, Business Development Manager bei der Firma Electro Optical Systems (EOS GmbH) aus München während der Veranstaltung, brachte das Unternehmen die Geige zum renommierten Royal College of Music nach London. Der dortige Instrumentenbauer testete die Geige, und war erstaunt, dass Kunststoff so gut klingen kann. Und auch Martha Cohen war von dem Instrument aus dem 3D-Laserdrucker sehr angetan. Doch - Hand aufs Herz - wie spielt sich die Violine aus dem 3D-Laserdrucker denn nun wirklich? Martha Cohen musste zwar zugeben, dass die Lasergesinterte Geige nicht ganz an die Klangqualität eines Holzinstrumentes heranreicht, dennoch war sie von der erstaunlich angenehmen und verlässlichen Klangqualität positiv überrascht.
http://www.optischetechnologien.de Das Internetportal für Photonik / Optische Technologien
BMBF-Staatssekretär Schütte (li.) bedankt sich bei Martha Cohen für die „kleine Zukunftsmusik der Ph ...
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