Industrie, Astronautik und Medizin: Wofür wird 3D-Druck eingesetzt?
3D-Drucker haben längst ihren Platz auf dem Schreibtisch von Technikbegeisterten verloren. Der dreidimensionale Druck hat auch Industrie und Medizin durchdrungen und ist zu einem Geschäft mit Milliarden von Umsätzen geworden. 3D-Drucker bringen die Gesundheit der Kranken zurück, machen die Produktion schneller und billiger - und spielen eine wichtige Rolle bei der Besiedlung von Mond und Mars.
Wir haben in einem der vorherigen Artikel über das Prinzip des dreidimensionalen Drucks geschrieben, um Sie daran zu erinnern: Der 3D-Druck ist eine Methode, bei der ein digitales Objekt (beispielsweise durch 3D-Scannen erhalten) auf ein physisches Objekt geschichtet wird.
Sie können anspruchsvolle Objekte in Nanometerauflösung und riesige Produkte mit einer Größe von bis zu 10 Metern drucken. Neben dem Heimdruck zur Unterhaltung werden 3D-Drucker bereits im industriellen Betrieb eingesetzt, wo sie (als sogenannte additive Produktion) neben Bearbeitungs-, Dreh- und anderen Herstellungsverfahren eingesetzt wurden.
Wofür genau wird 3D-Druck verwendet??
Industrie: Prototypen- und Ersatzteildruck
Der 3D-Druck ist ein beliebtes Werkzeug, insbesondere in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, wo er die Zeit zwischen dem Entwurf und der Herstellung eines Prototyps verkürzt. Darüber hinaus stellen 3D-Drucker Montagehilfen (z. B. Vorrichtungen), Matrizen oder Ersatzmetallteile für Produktionsanlagen her.
Dies bedeutet, dass Wartungsarbeiter nicht mehrere Wochen, sondern nur wenige Stunden auf Ersatzteile warten - bis das Teil gedruckt ist. Das Drucken aus Metall (Titan, Aluminium, Stahl und andere) basiert auf dem Prinzip des Lasersinterns von Metallpulver. Sehen Sie sich die Demo im Video an:
Der Keramikdruck ist ebenfalls bekannt geworden. Es wird beispielsweise zur Herstellung von feuerfesten Ofenteilen oder zur Herstellung von Bauteilen für Hochspannungssysteme verwendet. Relative Innovation ist das Drucken leichter, fester Teile aus Carbon-Verbundwerkstoff.
3D-Drucker als Pionier des menschlichen Wissens
Neben dem Drucken von Teilen für Kraftstoffsysteme und andere Luft- und Raumfahrtkomponenten konzentrieren sich Wissenschaftler und Ingenieure auf die mögliche Verwendung des 3D-Drucks zum Aufbau dauerhafter Siedlungen auf dem Mond und dem Mars.
Die Drucktechnologie aus Baustoffen (Beton, Sand und Glasfaser) wurde getestet und zeigt, obwohl sie noch nicht in die Baupraxis eingedrungen ist, den möglichen Weg für die zukünftige Ansiedlung von Körpern im Sonnensystem.
Der 3D-Druck von Wohnkomplexen würde die Besiedlung von Mars und Mond erheblich reduzieren. Es würde ausreichen, nur die wichtigsten Bauteile zu transportieren und zu transportieren - der Rest würde von einem Druckersystem aus lokalen Rohstoffen am Standort der zukünftigen Kolonie hergestellt.
Dies ist auch wichtig, da Mond- und Marswohnungen vor starker, hochgefährlicher UV-Strahlung geschützt werden müssten. Der Mond bietet die Verwendung eines Felsens namens Regolith an, im Fall des Mars könnte allgegenwärtiger Sand verwendet werden. Schließlich sind 3D-Drucker im Weltraum nicht neu. Die Internationale Raumstation (ISS) experimentiert seit mehreren Jahren mit dreidimensionalem Druck.
Der Weg zum Drucken von Ersatzkörpern
Der 3D-Druck hat auf dem Gebiet der Medizin die größte Aufmerksamkeit erhalten. Es wird bereits zum Drucken von Orgelmodellen verwendet, bevor chirurgische Eingriffe erforderlich sind. Das physikalische Modell der Niere oder Leber hilft den Chirurgen, den richtigen Einschnitt und das richtige Verfahren auszuwählen und in gewissem Maße die Operation unrein zu testen. Ärzte erhalten Daten über die Form von Organen durch Tomographie und andere Scanmethoden.
3D-Drucker werden üblicherweise zur Herstellung von Gelenkprothesen oder Zahnkronen und Implantaten verwendet. Im experimentellen Stadium gibt es Experimente mit bedruckten einfachen Geweben, bei denen eine Lösung mit Zellen als "Tinte" verwendet wird. Wissenschaftler haben es bereits geschafft, ein maßstabsgetreues Modell des menschlichen Herzens zu drucken:
Das gedruckte Herz umfasst ein Gefäßsystem sowie ein Paar Vorhöfe und Ventrikel
Das Drücken der Organe würde die Einführung von Antibiotika revolutionieren. In der Tat reagiert das Immunsystem des Empfängers negativ auf transplantierte Organe von lebenden oder toten Spendern. Wenn die Immunität nicht durch Medikamente unterdrückt wird, zerstört der Körper das transplantierte Organ allmählich. Es gibt jedoch keine solche Reaktion in Organen, die aus den eigenen Zellen des Patienten gedruckt wurden.
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