Die potenziellen Vorteile des 3D-Drucks für die Bereitstellung der benötigten Transplantationsorgane sind unermesslich. Darüber hinaus könnten sie den Weg für noch größere Fortschritte in der regenerativen Medizin ebnen, indem sie neue, sichere Möglichkeiten zur Entwicklung und Erprobung von Medikamenten bieten, mit denen Organkrankheiten behandelt und Organtransplantationen gänzlich vermieden werden könnten.
Konstruktion
Architektur
Als eine Branche, die bereits auf geometrischem Design, Prototyping und Modellierung basiert, kann die Architektur von den Fortschritten der 3D-Drucktechnologie enorm profitieren. Wir haben gesehen, wie der digitale Arbeitsablauf komplexe architektonische Modelle in allen Details produziert und damit die 3D-Modellierungsphase des architektonischen Entwurfs verbessert hat.
Neben der Zeitersparnis bei der Modellherstellung ermöglichen es die 3D-gedruckten Modelle den Architekten, die Auswirkungen bestimmter Entwurfsmerkmale mit viel größerer Sicherheit vorherzusehen, z.B., Der hohe Präsentationswert eines solch exakten Modells bedeutet auch, dass der 3D-Druck ein wichtiges kommerzielles Instrument für Firmen sein kann, die Projekte und Aufträge gewinnen wollen, indem sie die vollen Eigenschaften ihres Entwurfs zeigen.
Ein digitales Modell eines architektonischen Plans neben seinem maßstabsgetreuen Gegenstück, das mit 3D-Druck erstellt wurde.
Kunst
Skulpturen
Der Boom der „additiven Kunst“ hat in den letzten zehn Jahren immer mehr zugenommen, und wir haben gesehen, wie 3D-Drucktechniken in verschiedene Ecken der Kunstwelt eingedrungen sind, von Kunstwerken für den Verbraucher bis hin zu Skulpturen, die für das Smithsonian geeignet sind.
Durch die Verwendung fotografischer 3D-Scansysteme zur Erstellung physischer Kunstwerke können 3D-Druckverfahren den Kunden viele neue Möglichkeiten bieten. Diese Entwicklungen haben sowohl den Künstlern als auch den Kunden ein gewisses Maß an neuer kreativer Kraft verliehen – alles, was sie sich ausdenken und entwerfen können, können sie auch produzieren, und zwar mit sehr detaillierten Standards.
Filme und visuelle Effekte
Der 3D-Druck wurde bereits in die Produktion von Hollywood-Filmen integriert und wird in großem Umfang für praktische visuelle Effekte und Kostüme verwendet.
Während die Erschaffung der phantastischsten Kreaturen des Films früher akribische Handarbeit erforderte, haben der erhöhte Termindruck und die zeitlichen Anforderungen der modernen Filmproduktion eine schnellere Methode zur Schaffung praktischer Effekte unabdingbar gemacht. Effektstudios wie Aaron Sims Creative verwenden jetzt einen hybriden Ansatz, bei dem die praktische Effektherstellung durch den digitalen Workflow ergänzt wird, um neue Möglichkeiten der Zusammenarbeit zu schaffen und die Vorlaufzeiten für die Umsetzung von Ideen zu verkürzen.
Schauen Sie hinter die Kulissen und sehen Sie, wie Aaron Sims Creative (ASC) den 3D-Druck verwendet hat, um das Monster von Stranger Things zu erschaffen.
Tanz und Musik
Das künstlerische Potenzial des 3D-Drucks ist nicht auf physische Kunstwerke beschränkt. Er kann auch Formen wie Tanz und Musik völlig neue Dimensionen verleihen.
Nehmen wir zum Beispiel die 3D-gedruckten, tragbaren „Instrumente“, die von Joseph Malloch und Ian Hattwick von der McGill University entwickelt wurden. Mithilfe fortschrittlicher Sensortechnologien wandeln sie Bewegung, Orientierung und Berührung in Musik um.
Musikinstrumente
Der 3D-Druck kann sogar Industrien umkrempeln, die seit Jahren oder Jahrhunderten in einem statischen Paradigma verharren.
Die Herstellung von Geigen beispielsweise war mehrere hundert Jahre lang unverändert – ein rein manueller Prozess von Handwerksmeistern, da sich die automatisierte Fertigung als nicht in der Lage erwies, das Instrument in der erforderlichen Verarbeitungsqualität herzustellen.
Dank der Detailgenauigkeit, zu der der 3D-Druck in der Lage ist, haben wir erlebt, wie eine schwer zu durchdringende Industrie unterbrochen wurde.
Brian Chan, Ingenieur bei Formlabs, hat mit dem White Resin von Formlabs eine voll funktionsfähige akustische Geige hergestellt. Das Ergebnis war nicht nur realistisch in der Ausführung, sondern auch voll spielbar.
Da sich die Anpassung und Spezifikation von Musikinstrumenten in der Vergangenheit als kostspielig erwiesen hat, dürften die Möglichkeiten des 3D-Drucks zu entscheidenden Veränderungen auf dem Markt führen, da neue und wertvolle Designs möglich werden, die möglicherweise den Weg für die Schaffung völlig neuer Instrumente ebnen.
Restaurierung von Kunstwerken
3D-Scannen, CAD und 3D-Druck wurden bereits zur Restaurierung der Werke einiger der berühmtesten Künstler der Geschichte eingesetzt, wodurch Werke von Künstlern wie Michelangelo und da Vinci wieder in ihrem alten Glanz erstrahlen.
Nachdem der gegenwärtige Zustand eines bestimmten Kunstwerks bewertet wurde, kann das Werk digital gescannt und modelliert werden. Die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Interpretation wird minimiert, indem vorhandene Teile eines Werks als Grundlage für die anschließende Restaurierung verwendet werden. Restauratoren können auf eine Fülle von Daten zu potenziellen Problemen und Verbesserungen zugreifen, gefolgt von der Dokumentation, dem Entwurf von Formen und der Restaurierung.
Die rekonstruierten 3D-gedruckten Teile dieses Reliquienschreins aus mehreren Materialien sind nur unter UV-Licht sichtbar.
Aufgrund der Komplexität der betroffenen Merkmale und des Mangels an Techniken, die eine sichere Wiederherstellung garantieren könnten, wurden viele frühere Restaurierungsversuche als unmöglich aufgegeben. Mit Hilfe des digitalen Arbeitsablaufs sind jetzt sogar unglaublich komplizierte Restaurierungen aus mehreren Materialien möglich, wie diese im Museo Tesoro dei Granduchi in Florenz.
Forschung
Forensik
Der 3D-Druck ist für die Rekonstruktion ebenso nützlich wie für die Produktion. Die Arbeit eines Gerichtsmediziners wird oft durch unvollständige Beweise erschwert. Digitale Technologien können bei juristischen Ermittlungen von großem Nutzen sein und die Fähigkeiten von Forensikern verbessern, genaue Modelle von Personen von Interesse oder Opfern zu rekonstruieren.
Der digitale Arbeitsablauf beinhaltet hier die Umwandlung von CT-Scans in 3D-Drucke, um die Identifizierung zu erleichtern. Wenn die Ermittler beispielsweise nur einen Teil eines Schädels als Beweismittel finden, kann ein Drucker das komplette Exemplar modellieren und nachbilden.
Rekonstruktionen des Aussehens von Verbrechensopfern haben bereits eine Schlüsselrolle bei der Rechtsfindung gespielt, was einmal mehr den Nutzen des 3D-Drucks jenseits von Überlegungen zu Design und Produktionseffizienz beweist.
Paläontologie
Paläontologen werden ihre helle Freude am 3D-Druck haben, denn er kann helfen, Dinosaurierskelette zu vervollständigen, indem er schwer fassbare fehlende Knochen druckt.
Die Mitarbeiter des Smithsonian-Museums haben kürzlich experimentiert und die fehlenden Knochen eines T. rex exakt nach den Vorgaben gedruckt. Der 3D-Workflow ermöglichte es dem Team, umfassend und sicher mit Modellierungssoftware zu experimentieren, Zeit zu sparen und das Risiko für die Unversehrtheit des echten Skeletts zu verringern.
Nahe zukünftige Anwendungsfälle
Da sich die Möglichkeiten des 3D-Drucks in den letzten zehn Jahren rasant entwickelt haben, sind einige der aufregendsten und unerwartetsten Anwendungsfälle des Workflows solche, die zwar nicht sofort realisierbar sind, aber bald zu einer plausiblen Realität werden.
Gebäude und Bauwesen
Der 3D-Druck auf dem Desktop ist auf die Herstellung kleinerer Gegenstände beschränkt, während mit dem additiven Fertigungsverfahren viel größere funktionelle Komponenten hergestellt werden können. In den letzten Jahren wurden verschiedene Initiativen ins Leben gerufen, um Häuser und größere Strukturen zu schaffen, die vollständig im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, wodurch sich neue Möglichkeiten für nachhaltiges Wohnen und Bauen eröffnen.
Die 3D-Drucktechnik gibt Architekten die Freiheit der Formgebung, selbst bei bisher weniger formbaren Baumaterialien wie Beton. Allgemeiner ausgedrückt, ermöglicht sie den Bau völlig nachhaltiger und energieeffizienter Häuser, die auch modernen Komfortstandards entsprechen. Der Bau auf diese Weise könnte völlig abfallfrei sein und sehr niedrige Nebenkosten verursachen.
Im Februar 2019 kündigte das texanische Unternehmen Sunconomy an, das weltweit erste vollständig 3D-gedruckte Haus zu verkaufen. Es wird in etwa so aussehen.
MX3D nutzt den mehrachsigen digitalen Workflow, um eine Brücke aus Edelstahl zu drucken, die bald über den Oudezijds Achterburgwal-Kanal in Amsterdam installiert wird. (Quelle: MX3D)
Geschichte neu erschaffen
Der Verlust historischer Artefakte ist verheerend, weil man das Gefühl hat, dass es unmöglich ist, sie neu zu erschaffen. Die Zerstörung vieler historischer Stätten in Syrien, wie z. B. der antiken Stadt Palmyra, durch die ISIS schien ein dunkler und unumkehrbarer Rückschritt zu sein. Mit Hilfe des 3D-Drucks werden wir vielleicht bald in der Lage sein, den Ruhm der Vergangenheit wiederherzustellen und zu bewahren.
Im Rahmen des Projekts Million Image Database wird derzeit eine Kampagne zur Wiederherstellung der zerstörten Ruinen von Palmyra mit Hilfe des 3D-Drucks durchgeführt. Dabei werden aus Fotos zusammengestellte 3D-Modelle der Stätte verwendet, um maßstabs- und detailgetreue Nachbildungen zu erstellen. Ebenso spannend ist, dass dieselben Modellierungstechniken auch dazu verwendet werden können, die großen Meisterwerke der Kunstgeschichte vor einem möglichen Verlust zu schützen.
In Zukunft wird der 3D-Druck nicht nur die Produktion und das Design verändern, sondern auch eine wichtige Rolle in Angelegenheiten von internationaler und historischer Bedeutung spielen können.
Ein neuer Wettlauf um den Weltraum
Mit einer der höchsten Eintrittsbarrieren aller Branchen weltweit ist die Raumfahrt vielleicht einer der überraschendsten Bereiche für 3D-Druck-Innovationen.
Das Luft- und Raumfahrt-Startup Relativity hat die Herstellung von Aluminium-Raketentriebwerken durch additive Fertigung getestet. Wenn diese Anwendung erfolgreich ist, würde sie die Kosten und praktischen Schwierigkeiten der Raumfahrt drastisch senken und den Bereich für neue Unternehmen und ein enormes Wachstumspotenzial öffnen.
Das mit 3D-gedruckten SuperDraco-Triebwerken ausgestattete Raumschiff Crew Dragon von SpaceX wird im März 2019 erstmals fliegen. (Quelle: SpaceX)
SpaceX hat sich für den 3D-Druck entschieden, um Kosten und Abfälle zu reduzieren und um die Flexibilität im Produktionsprozess zu erhalten. Die Verbrennungskammer des Triebwerks, die ebenfalls im 3D-Druckverfahren hergestellt wurde, weist nachweislich eine höhere Festigkeit, Duktilität und Bruchfestigkeit auf als herkömmliche Werkstoffe.
Sogar im Weltraum wurde der 3D-Druck bereits eingesetzt, als die NASA einen 3D-Drucker für die Herstellung eines Ratschenschlüssels an Bord der Internationalen Raumstation einsetzte – das erste Werkzeug dieser Art, das im Weltraum hergestellt wurde.
Unendliche Möglichkeiten
Die Vorstellung, dass der 3D-Druck die Art und Weise, wie Dinge hergestellt werden, verändern könnte, erfordert nicht mehr so viel Fantasie wie früher. Da sich die Arbeitsabläufe in den letzten Jahren entwickelt und in verschiedenen Branchen etabliert haben, wird dieses revolutionäre Potenzial allmählich deutlich.
Von der Zahnmedizin über das Gesundheitswesen bis hin zu Konsumgütern, Architektur und Fertigung kommt die Öffentlichkeit immer mehr mit den Endprodukten des 3D-Drucks in Berührung.
Die nachhaltige Reduzierung des Abfalls, der bei der herkömmlichen Produktion anfällt, die Verkürzung der Vorlaufzeiten und die Senkung der Gemeinkosten sowie die Befähigung der Kunden, die gewünschten Produkte näher kennenzulernen – wir können nur erwarten, dass der Einfluss des 3D-Drucks weiter zunehmen wird.
Erfahren Sie mehr über den 3D-Druck im eigenen Haus