PHILIPP SCHAFFNER Die Geräte, die das Basler Unternehmen Visual Data Systems auf den Schweizer Markt bringt, versprechen eine Revolution. Diese machen aus Bits und Bytes reale Gegenstände. So wird aus einem dreidimensionalen Modell, das auf virtuellem Weg entstanden ist, ein Ding zum Anfassen, Aufstellen und Verwenden. Und die Entstehung ist fast so einfach wie das Drucken eines digitalen Dokuments. «Vor zehn oder zwanzig Jahren hätte auch noch niemand geglaubt, dass wir eines Tages Fotos am Tintenstrahler ausdrucken», meint Dave Parry, der die 3D-Drucker in die Schweiz bringt: «Und jetzt fangen wir an, 3D-Objekte zu drucken. Ob man es nun glaubt oder nicht.»

Die Basler Visual Data Systems AG bietet einen 3D-Druckservice. Kunden übergeben 3D-Modelle, VDS druckt die Objekte aus. Innerhalb weniger Stunden. Gefertigt wird auf einer Spectrum Z 510. Einige ZPrinter 450 werden indes bald folgen. Die Maschinen stammen vom US-amerikanischen Unternehmen Z Corporation, welches sich im Besitz des dänischen Investors Contex befindet. In die Schweiz importiert werden die Maschinen von Dave Parry von KDS. Dieses Unternehmen liefert seit 1988 Geräte für die grafische Industrie

Fabbing revolutioniert

Der Assistenzprofessor Hod Lipson an der Cornell-Universität ist davon überzeugt, dass Fabbing – wie der 3D-Druck im Englischen auch genannt wird – eine rosige Zukunft hat. Er vergleicht die Phase mit dem Zeitalter der PCs vor dreissig Jahren, als zahlreiche Freaks anfingen, selbst Platinen zu schweissen und Computer zu bauen. Lipson hat eine Fab@Home-Maschine kreiert. Diese gibt es für rund 3000 Franken – was man damit anstellen kann, ist auf www.fabathome.org zu sehen. Im Vergleich zu der Home-Maschine ist die Spectrum Z 510 mit ihren rund 100000 Franken teurer, aber natürlich auch leistungsfähiger. Sie wird beim Rapid Prototyping eingesetzt. Das Ziel ist, so rasch als möglich 3D-Objekte für Architektur, Medizin und die industrielle Produktion zu fertigen. Die Produktionszeit beträgt, je nach Grösse und Komplexität des Objektes, zwischen einer Stunde und zwölf Stunden.

Die Maschine in Aktion

Thomas Schneider ist Geschäftsführer der Basler Visual Data Systems AG. Er schaltet die Maschine an und führt das Verfahren vor. «Zuerst ist da ein Block aus Gipspulver», erläutert er. Kurze Zeit nach dem Start fährt der Druckkopf Schicht für Schicht über den Block aus losem Gips im Inneren der Maschine. «Der Druckkopf stammt von Hewlett-Packard», erklärt Thomas Schneider. «Er arbeitet mit dem bekannten Tintenstrahlverfahren.» Nur, dass der farbige Binder, den er auf jeder dünnen Gipsschicht hinterlässt, eine umgehende Festigung des Bedruckstoffes bewirkt. Doch das Geheimnis dieses mysteriösen Vorgangs bleibt gewahrt, denn die Z Corporation gibt nicht preis, woraus der Binder besteht und wie er wirkt.

Dave Parry, der sich das Prozedere von etwas weiter weg ansieht, merkt an: «Gips ist ein natürliches Material. Wir vermuten, dass sich darin eine Art Stärkemittel befindet. Wenn nun der flüssige Farbbinder darüberfährt, kommt es zu der beobachteten Härtungsreaktion.» Dass es sich beim Farbbinder um eine einfache, relativ natürliche Substanz handeln muss, vermuten Dave Parry und Thomas Schneider übereinstimmend.

«In einem weiteren Schritt», fährt Thomas Schneider fort, «blase ich den nicht ausgehärteten Gips um das Objekt herum aus.» Er veranschau­licht diesen Vorgang in einem nächsten Gerät. Dieses ist nicht viel grösser als der 3D-Drucker selbst: etwa brusthoch. Die Deckklappe kann geöffnet werden, der Behälter mit dem unfertigen Gips­objekt wird auf eine Fläche gestellt, danach wird das Gipspulver manuell ausgeblasen. Übrig bleibt das mate­ria­lisierte V2R-Modell. V2R bedeutet so viel wie «virtuality to reality»: Virtuelles wird Realität; was den Vorgang treffend beschreibt.

Das Modell wird in einem letzten Schritt mit einer Schutzschicht überzogen. Glas, Plastik oder 2K-Härterer kommen als festigender Überzug infrage. Die Substanz hat dann einen wesentlichen Einfluss, wie das Objekt wirkt und wie es sich anfühlt.

Vom Vorteil der Schnelligkeit

«Rapid Prototyping hat vor allem einen wesentlichen Vorteil: Es ist schnell», bekräftigt Thomas Schneider, «während ein Modellbauer auf manuelle Weise Tage für die Produktion benötigt, erstellen unsere 3D-Drucker Formen innerhalb von Stunden. Trotzdem: Wir werden mit Modellbauern zusammenarbeiten. Denn es gibt auch Fälle, wo die menschliche Hand Dinge fertigbringt, zu denen die Maschine nicht fähig ist.»

Die Einsatzgebiete eines solchen Druckers sind breit: Das Rapid Prototyping findet bei der Produktion von Alltagsgegenständen, beispielsweise bei der Herstellung von Schuhen, Anwendung. Ingenieurstudenten könnten sich auf diese Weise innerhalb weniger Stunden ihre Entwicklungen ansehen und diese auf Tauglichkeit prüfen. Auch funktionelle Objekte wie Motoren, Räder oder Generatoren sind möglich. In der Architektur lassen sich ganze Gebäude oder Städte «ausdrucken». Mediziner könnten mittels Rapid Prototyping anatomische Reproduktionen herstellen.

«Weshalb zur Abwechslung nicht einmal dem Kunden ein Excel-Chart dreidimensional vorlegen?», schlägt Dave Parry vor – die Aufmerksamkeit des Publikums hätte man so bei einer wichtigen Präsentation auf sicher. Und auch geografische Daten eignen sich für die Umsetzung in dreidimensionale Modelle. Vielleicht kann man sich eines Tages Heiratsringe auf dem 3D-Drucker fertigen? Billiger als der Gang zum Juwelier wäre es ja.

Apropos: Wie steht es um die Preise? Thomas Schneider hält einen dicken Ring mit einem Fingerumfang für einen Gorilla hoch: Dafür sind zweihundert Franken zu berappen. «Der Preis hängt aber vom Material und von dessen Behandlung ab», ergänzt der Geschäftsführer.

Maschine erzeugt Maschine

Wohin das Ganze steuert, liegt auf der Hand. Irgendwann in naher Zukunft werden Maschinen Maschinen erzeugen. Sie werden sich selbst reproduzieren. Welche Konsequenzen das für uns Menschen hat… steht in jahrzehntealten Science-Fiction-Büchern. Wie immer haben Schriftsteller derlei Entwicklungen längst vorausgesehen. Zu Zeiten, als Freaks noch PCs von Hand löteten. Dass ein solcher Replicating Rapid Prototyper bereits existiert, können interessierte Leser auf der Website www.reprap.org nachschlagen resp. nachklicken. Darauf ist ein Zitat von «Guardian»-Journalist James Randerson zu lesen: «[RepRap] has been called the invention that will bring down global capitalism, start a second industrial revolution and save the environment ...»

Das Konzept, eine solche Maschinen­replikationsmaschine herzustellen, gibt es auf der Website. Für weniger als fünfhundert US-Dollar soll ein solcher Maschinenreplikator innerhalb von rund vier Stunden hergestellt werden können. Allein, ob eine derartige Maschine die Zivilisationskrankheiten der dummen Menschheit lösen kann, das steht in einem anderen System.

Visual Data Systems AG
4144 Arlesheim
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