Mit 3D-Druckern zu mehr Wirtschaftlichkeit
3D-Drucker sind auf dem Fertigungsmarkt schon im Einsatz, allerdings eher noch als Nischenprodukt. Doch diese Nische werde täglich größer, sagt Thomas Langer. Er ist Geschäftsführer der Firma EOS, die 3D-Drucker herstellt. Die Maschinen würden Deutschland wirtschaftlicher machen, ist er überzeugt.
Ute Welty: Wenn Sie heute früh schon gedruckt haben, dann haben Sie sich womöglich das Frusterlebnis für den Tag schon abgeholt: kein Papier, Papierstau, der Druck selbst zu hell oder zu dunkel, die Tinte ist alle. Manch einer ist ohnehin davon überzeugt, dass sich das Projekt Drucker als aussichtsloser Feldversuch entpuppt – irgendwann wird jemand kommen, sich entschuldigen und die Dinger alle einsammeln. Dabei gibt es jetzt schon Geräte, die so viel mehr können, sie drucken nämlich in 3D. Thomas Gith kann erklären, wozu das gut ist:
Beitrag:
Man kann mit ihnen Gabeln herstellen, Schlüssel oder Zahnkronen: Denn die oft schrankgroßen 3D-Drucker fertigen millimetergenau die Objekte nach, die ihnen als elektronischer Datensatz vorgegeben werden. Was sich wie Zauberei anhört, basiert auf vielen Berechnungen und auf Werkstoffkunde.
Doch machen wir es einfach. Um ein Objekt mit einem 3D-Drucker herzustellen, benötigt man zunächst eine Vorlage – zum Beispiel eine Tasse. Die wird gescannt – durch einen Laserscanner oder einen Computertomografen etwa. Dabei entsteht eine Vielzahl von Einzelbildern – sogenannten Schnitten.
Man kann sich das wie beim Brotschneiden vorstellen: Das Objekt – also Brot oder Tasse – wird in viele dünne Scheiben zerschnitten. Übereinandergelegt baut sich aus all diesen geschnittenen Scheiben wieder das ganze Objekt auf, also Tasse oder Brot. Die Schnitte für den 3D-Drucker sind dabei nichts anders als Bilder: Querschnittbilder des zu druckenden Objekts.
Die räumlichen Koordinaten dieser Querschnittbilder werden jetzt von einem Computer verarbeitet und an den 3D-Drucker geschickt: In Schnitten, die nur den Bruchteil eines Millimeters dünn sind.
Um den festen Körper herzustellen, kann der 3D-Drucker jetzt beispielsweise Gipspulver verkleben, Metallpulver oder auch Kunststoffe mit Laserstrahlen zu einem festen Köper verschmelzen. Schicht um Schicht baut sich dabei aus allen Querschnittbildern das Objekt auf – in unserem Beispiel die Tasse. Dort, wo das Objekt ist, wird etwa das Pulver verklebt, an den anderen Stellen bleibt es lose.
Nach und nach entsteht so im 3D-Drucker ein fester Körper: Zum Beispiel eine Tasse aus Gips, die von losem Gipspulver umgeben ist. Zahnkronen können von 3D-Drucker dabei genauso hergestellt werden, wie Türgriffe aus Kunststoff oder ein Schlüssel aus Metall.
Ute Welty: Soweit die Informationen von Thomas Gith, und Hans Langer ist fest davon überzeugt, dass sich die Idee vom 3D-Drucken durchsetzen wird. 1989 hat er die Firma EOS gegründet, ist heute geschäftsführendes Vorstandsmitglied und verantwortlich für die strategische Entwicklung des Unternehmens. Guten Morgen, Herr Langer!
Hans Langer: Guten Morgen!
Welty: Bevor wir in die Zukunft schauen, lassen Sie uns doch noch einen Blick zurückwerfen: Wann und vor allem wie sind Sie auf die Idee gekommen, dreidimensional drucken zu wollen? Da müssen Sie ja vierdimensionales Vorstellungsvermögen gehabt haben, denn die Zeitachse mussten Sie ja mitdenken.
Langer: Ja, also ich bin Physiker, von daher kann ich vieles in vielen Dimensionen denken, aber das war gar nicht notwendig damals. Nehmen wir mal an, ein etwas komplexeres Bauteil, ein Vogelknochen, dieser Vogelknochen ist sehr leicht, aber er hat intern eine extrem komplexe Struktur, es ist ein ganz komplexer Hohlkörper. Und wenn Sie das in Schichten zerlegen und dann Schicht für Schicht herstellen, können Sie praktisch extrem funktionale Teile herstellen, die aber wesentlich leichter sind als das, was da heute konventionell gemacht werden kann. Also eine grundsätzlich völlig andere Art, Produkte zu produzieren.
Welty: Was gelingt mit Ihrem System besonders gut, und woran haben Sie sich bisher die Zähne ausgebissen?
Langer: Also ich fang vielleicht mal ganz vorne an: Ich habe mir gedacht, das ist ja riesig, das ist ja toll, das heißt, das ist ja eine richtige Revolution, so wie wir das heute erleben, aber das war ja vor mehr als 20 Jahren, und musste dann erst mal feststellen, dass es ein Riesenthema gibt. Nicht diese Laserpositionierung war das Thema, nicht die Maschine, sondern die Werkstoffe. Stellen Sie sich vor, wir arbeiten heute mit Pulver, und dann, wenn der Laserstrahl drüberfährt, dann wird das Material aufgeschmolzen und wird 100 Prozent dicht. Und bei diesem Übergang von Pulvermaterial hin zu festem Material entstehen massive Spannungen in diesem Bauteilen, und die ersten Bauteile haben nicht sehr vielversprechend ausgesehen.
Welty: Das heißt, die sind Ihnen unter den Händen wieder zerbröselt?
Langer: Nicht nur zerbröselt, sondern die haben sich verbogen während des Bauprozesses, und die Maschine hat dann beim Auftragen der nächsten Schicht das Bauteil einfach zerstört, beziehungsweise die Maschine ist stehen geblieben. Und dann haben wir wirklich 15 Jahre gebraucht, um diese Werkstoffe dahin zu bringen, dass man auch wirklich Bauteile fertigen kann, die so aussehen, wie die, die wir heute machen.
Welty: Noch mal die Frage, welcher Gegenstand hat sie besonders herausgefordert? Oder ist es dann eigentlich gleich, was man produziert auf diese Art und Weise?
Langer: Es ist erst mal so, der Modellbau vor 20 Jahren war ein Handwerk. Wenn ein Auto konstruiert wurde, wurde also von Hand ein erstes Funktionsmuster von so einem Auto gebaut. Es ist also unvorstellbar, also keinerlei Automatik, sondern Handarbeit. Und diese Handarbeit sollte ersetzt werden durch einen automatisierten Prozess. Und so sind wir in das Geschäft eingestiegen, und nehmen Sie mal eine Zahnkrone, das ist für viele Menschen gut vorstellbar, okay, wenn sie einen Ersatzzahn brauchen, und man kann so was mit so einem Verfahren einfach herstellen, dann ist das einleuchtend.
Welty: Haben Sie kein schlechtes Gewissen gegenüber denjenigen, die beispielsweise eine Zahnkrone bisher von Hand gefertigt haben und wo dann das Handwerk keinen goldenen Boden mehr hat, wenn Ihre Systeme allgegenwärtig sind?
Langer: Also ganz im Gegenteil, und zwar da kommt jetzt gleich der entscheidende Punkt: Viele Menschen stellen sich vor, dass dieser 3D-Printing-Prozess alles in einem 3D-Printer abläuft. Das ist aber nicht der Fall, sondern nur das Zwischen- oder Vorprodukt wird da hergestellt, und diese Teile, die dann von der Maschine hergestellt werden, werden noch endbearbeitet, und das ist der wertvolle Prozess.
Und wir das jetzt mal auf die Zahnkrone beziehen, dann ist es so, dass der Zahntechniker sich mithilfe unserer Technik auf den für ihn wertvollen Prozess konzentrieren kann und nicht die Schmutzarbeit leisten muss, also das handwerklich unedle Produkt herstellen muss. Und diese Kombination wird den Zahntechnikern dazu verhelfen, sehr viel wirtschaftlicher arbeiten zu können.
Welty: Aber es bedeutet doch auch weniger Arbeit, weil dieses Modell der Zahnkrone aus Ihrem Gerät kann ja irgendwo hergestellt werden.
Langer: Die Realität ist die, dass zum Beispiel die Arbeit aus Niedriglohnländern wieder zurückkommt, weil wenn Sie diesen Automatisierungsprozess haben, also es ist nicht wenig Geschäft abgeflossen in Low-Cost-Länder wie China, und mit diesem Prozess schaffen Sie es, die Wirtschaftlichkeit hier auch in einem Hochlohnland wie der Bundesrepublik Deutschland wieder herzustellen.
Welty: Ihre Firma, Sie haben es eben gesagt, besteht seit mehr als 20 Jahren. Sie selbst beschäftigen sich noch länger mit der Thematik, trotzdem dürfte der eine oder die andere, mich eingeschlossen, heute zum ersten Mal vom 3D-Drucken gehört haben, so ganz massentauglich scheint das noch nicht zu sein, oder?
Langer: Das ist es auch nicht. Wenn Sie das einfach mal mit einer potenziellen Marktgröße und unserem heutigen Volumen anschauen, dann ist der gesamte Markt für 3D-Printer ein Marktvolumen in der Größenordnung von einigen Milliarden Dollar pro Jahr, einige Milliarden.
Wenn Sie jetzt aber einen Fertigungsmarkt anschauen, also für reale Produkte heute, dann redet man dort schnell von mehreren Hundert Milliarden Dollar. Das ist eine ganz kleine Nische, und diese Nische wird täglich ein bisschen breiter, aber es wird eine gewisse Zeit dauern, bis hier das Verfahren wirklich einen wesentlichen Anteil am Fertigungsprozess hat.
Welty: Hans Langer, geschäftsführender Vorstand der Firma EOS, über die Zukunft mit 3D-Drucker. Ich danke für Ihre Einschätzung und wünsche noch einen schönen Tag!
Langer: Gut, danke schön! Auf Wiederhören!
Äußerungen unserer Gesprächspartner geben deren eigene Auffassungen wieder. Deutschlandradio macht sich Äußerungen seiner Gesprächspartner in Interviews und Diskussionen nicht zu eigen.
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Man kann mit ihnen Gabeln herstellen, Schlüssel oder Zahnkronen: Denn die oft schrankgroßen 3D-Drucker fertigen millimetergenau die Objekte nach, die ihnen als elektronischer Datensatz vorgegeben werden. Was sich wie Zauberei anhört, basiert auf vielen Berechnungen und auf Werkstoffkunde.
Doch machen wir es einfach. Um ein Objekt mit einem 3D-Drucker herzustellen, benötigt man zunächst eine Vorlage – zum Beispiel eine Tasse. Die wird gescannt – durch einen Laserscanner oder einen Computertomografen etwa. Dabei entsteht eine Vielzahl von Einzelbildern – sogenannten Schnitten.
Man kann sich das wie beim Brotschneiden vorstellen: Das Objekt – also Brot oder Tasse – wird in viele dünne Scheiben zerschnitten. Übereinandergelegt baut sich aus all diesen geschnittenen Scheiben wieder das ganze Objekt auf, also Tasse oder Brot. Die Schnitte für den 3D-Drucker sind dabei nichts anders als Bilder: Querschnittbilder des zu druckenden Objekts.
Die räumlichen Koordinaten dieser Querschnittbilder werden jetzt von einem Computer verarbeitet und an den 3D-Drucker geschickt: In Schnitten, die nur den Bruchteil eines Millimeters dünn sind.
Um den festen Körper herzustellen, kann der 3D-Drucker jetzt beispielsweise Gipspulver verkleben, Metallpulver oder auch Kunststoffe mit Laserstrahlen zu einem festen Köper verschmelzen. Schicht um Schicht baut sich dabei aus allen Querschnittbildern das Objekt auf – in unserem Beispiel die Tasse. Dort, wo das Objekt ist, wird etwa das Pulver verklebt, an den anderen Stellen bleibt es lose.
Nach und nach entsteht so im 3D-Drucker ein fester Körper: Zum Beispiel eine Tasse aus Gips, die von losem Gipspulver umgeben ist. Zahnkronen können von 3D-Drucker dabei genauso hergestellt werden, wie Türgriffe aus Kunststoff oder ein Schlüssel aus Metall.
Ute Welty: Soweit die Informationen von Thomas Gith, und Hans Langer ist fest davon überzeugt, dass sich die Idee vom 3D-Drucken durchsetzen wird. 1989 hat er die Firma EOS gegründet, ist heute geschäftsführendes Vorstandsmitglied und verantwortlich für die strategische Entwicklung des Unternehmens. Guten Morgen, Herr Langer!
Hans Langer: Guten Morgen!
Welty: Bevor wir in die Zukunft schauen, lassen Sie uns doch noch einen Blick zurückwerfen: Wann und vor allem wie sind Sie auf die Idee gekommen, dreidimensional drucken zu wollen? Da müssen Sie ja vierdimensionales Vorstellungsvermögen gehabt haben, denn die Zeitachse mussten Sie ja mitdenken.
Langer: Ja, also ich bin Physiker, von daher kann ich vieles in vielen Dimensionen denken, aber das war gar nicht notwendig damals. Nehmen wir mal an, ein etwas komplexeres Bauteil, ein Vogelknochen, dieser Vogelknochen ist sehr leicht, aber er hat intern eine extrem komplexe Struktur, es ist ein ganz komplexer Hohlkörper. Und wenn Sie das in Schichten zerlegen und dann Schicht für Schicht herstellen, können Sie praktisch extrem funktionale Teile herstellen, die aber wesentlich leichter sind als das, was da heute konventionell gemacht werden kann. Also eine grundsätzlich völlig andere Art, Produkte zu produzieren.
Welty: Was gelingt mit Ihrem System besonders gut, und woran haben Sie sich bisher die Zähne ausgebissen?
Langer: Also ich fang vielleicht mal ganz vorne an: Ich habe mir gedacht, das ist ja riesig, das ist ja toll, das heißt, das ist ja eine richtige Revolution, so wie wir das heute erleben, aber das war ja vor mehr als 20 Jahren, und musste dann erst mal feststellen, dass es ein Riesenthema gibt. Nicht diese Laserpositionierung war das Thema, nicht die Maschine, sondern die Werkstoffe. Stellen Sie sich vor, wir arbeiten heute mit Pulver, und dann, wenn der Laserstrahl drüberfährt, dann wird das Material aufgeschmolzen und wird 100 Prozent dicht. Und bei diesem Übergang von Pulvermaterial hin zu festem Material entstehen massive Spannungen in diesem Bauteilen, und die ersten Bauteile haben nicht sehr vielversprechend ausgesehen.
Welty: Das heißt, die sind Ihnen unter den Händen wieder zerbröselt?
Langer: Nicht nur zerbröselt, sondern die haben sich verbogen während des Bauprozesses, und die Maschine hat dann beim Auftragen der nächsten Schicht das Bauteil einfach zerstört, beziehungsweise die Maschine ist stehen geblieben. Und dann haben wir wirklich 15 Jahre gebraucht, um diese Werkstoffe dahin zu bringen, dass man auch wirklich Bauteile fertigen kann, die so aussehen, wie die, die wir heute machen.
Welty: Noch mal die Frage, welcher Gegenstand hat sie besonders herausgefordert? Oder ist es dann eigentlich gleich, was man produziert auf diese Art und Weise?
Langer: Es ist erst mal so, der Modellbau vor 20 Jahren war ein Handwerk. Wenn ein Auto konstruiert wurde, wurde also von Hand ein erstes Funktionsmuster von so einem Auto gebaut. Es ist also unvorstellbar, also keinerlei Automatik, sondern Handarbeit. Und diese Handarbeit sollte ersetzt werden durch einen automatisierten Prozess. Und so sind wir in das Geschäft eingestiegen, und nehmen Sie mal eine Zahnkrone, das ist für viele Menschen gut vorstellbar, okay, wenn sie einen Ersatzzahn brauchen, und man kann so was mit so einem Verfahren einfach herstellen, dann ist das einleuchtend.
Welty: Haben Sie kein schlechtes Gewissen gegenüber denjenigen, die beispielsweise eine Zahnkrone bisher von Hand gefertigt haben und wo dann das Handwerk keinen goldenen Boden mehr hat, wenn Ihre Systeme allgegenwärtig sind?
Langer: Also ganz im Gegenteil, und zwar da kommt jetzt gleich der entscheidende Punkt: Viele Menschen stellen sich vor, dass dieser 3D-Printing-Prozess alles in einem 3D-Printer abläuft. Das ist aber nicht der Fall, sondern nur das Zwischen- oder Vorprodukt wird da hergestellt, und diese Teile, die dann von der Maschine hergestellt werden, werden noch endbearbeitet, und das ist der wertvolle Prozess.
Und wir das jetzt mal auf die Zahnkrone beziehen, dann ist es so, dass der Zahntechniker sich mithilfe unserer Technik auf den für ihn wertvollen Prozess konzentrieren kann und nicht die Schmutzarbeit leisten muss, also das handwerklich unedle Produkt herstellen muss. Und diese Kombination wird den Zahntechnikern dazu verhelfen, sehr viel wirtschaftlicher arbeiten zu können.
Welty: Aber es bedeutet doch auch weniger Arbeit, weil dieses Modell der Zahnkrone aus Ihrem Gerät kann ja irgendwo hergestellt werden.
Langer: Die Realität ist die, dass zum Beispiel die Arbeit aus Niedriglohnländern wieder zurückkommt, weil wenn Sie diesen Automatisierungsprozess haben, also es ist nicht wenig Geschäft abgeflossen in Low-Cost-Länder wie China, und mit diesem Prozess schaffen Sie es, die Wirtschaftlichkeit hier auch in einem Hochlohnland wie der Bundesrepublik Deutschland wieder herzustellen.
Welty: Ihre Firma, Sie haben es eben gesagt, besteht seit mehr als 20 Jahren. Sie selbst beschäftigen sich noch länger mit der Thematik, trotzdem dürfte der eine oder die andere, mich eingeschlossen, heute zum ersten Mal vom 3D-Drucken gehört haben, so ganz massentauglich scheint das noch nicht zu sein, oder?
Langer: Das ist es auch nicht. Wenn Sie das einfach mal mit einer potenziellen Marktgröße und unserem heutigen Volumen anschauen, dann ist der gesamte Markt für 3D-Printer ein Marktvolumen in der Größenordnung von einigen Milliarden Dollar pro Jahr, einige Milliarden.
Wenn Sie jetzt aber einen Fertigungsmarkt anschauen, also für reale Produkte heute, dann redet man dort schnell von mehreren Hundert Milliarden Dollar. Das ist eine ganz kleine Nische, und diese Nische wird täglich ein bisschen breiter, aber es wird eine gewisse Zeit dauern, bis hier das Verfahren wirklich einen wesentlichen Anteil am Fertigungsprozess hat.
Welty: Hans Langer, geschäftsführender Vorstand der Firma EOS, über die Zukunft mit 3D-Drucker. Ich danke für Ihre Einschätzung und wünsche noch einen schönen Tag!
Langer: Gut, danke schön! Auf Wiederhören!
Äußerungen unserer Gesprächspartner geben deren eigene Auffassungen wieder. Deutschlandradio macht sich Äußerungen seiner Gesprächspartner in Interviews und Diskussionen nicht zu eigen.