Drucken in 3D
Von Oliver Fink
Manche sprechen bereits von einer sich anbahnenden neuen industriellen Revolution: Mit der zunehmenden Weiterentwicklung sogenannter 3D-Drucker wachsen deren Anwendungsmöglichkeiten, immer häufiger ergänzen diese Maschinen traditionelle Produktionstechniken. Auch das Heidelberger Universitätsrechenzentrum (URZ) bietet Studierenden und Wissenschaftlern nun die Möglichkeit, dreidimensionale Objekte nach eigenen Vorlagen herzustellen (Foto: Fink) – für den Einsatz in Forschung und Lehre.
Mit einem 3D-Drucker können, computergesteuert durch eine Datei-Vorlage, dreidimensionale Objekte erzeugt werden. Im Falle des 3D-Druckers am URZ kommt ein gipsartiger Hochleistungsverbundwerkstoff zum Einsatz, der mittels chemischer Prozesse verarbeitet und in die entsprechende Form gebracht wird; der Aufbau geht dabei schichtweise vonstatten. Gegenüber traditionellen Herstellungsverfahren besitzt das 3D-Drucken zahlreiche Vorteile: Als Vorlage wird kein aufwändig produzierter Prototyp mehr benötigt. Es gibt geringere Materialverluste. Und selbst komplexe Strukturen lassen sich gewissermaßen aus einem Guss produzieren.Zur Demonstration zeigt Frank Stöhr, der gemeinsam mit Michael Bauer den 3D-Druck am Rechenzentrum betreut, eine mit dem Drucker produzierte Trillerpfeife. Die in deren Inneren befindliche Kugel wurde nicht etwa nachträglich eingebaut sondern die funktionsfähige Pfeife in einem einzigen Produktionsverfahren erzeugt. Die ausgedruckten Modelle müssen dann noch vorsichtig fixiert werden und der etwas rauen Oberfläche merkt man das zugrunde liegende Pulvermaterial an. Maximilian Hoecker von der Stabsstelle IT-Strategie und -Planung des URZ betont aber, dass die Objekte selbstverständlich nachbearbeitet werden können – so durch Schleifen, Bohren und Lackieren.
Anwendungsmöglichkeiten in Forschung und Lehre gibt es viele. Vorstellbar sind etwa plastische Landkarten in den Geowissenschaften, anatomische Modelle in der Medizin oder die Nachbildungen von Skulpturen und Artefakten in den Kulturwissenschaften. „Ein dreidimensionales Objekt vermittelt einen viel besseren Zugang zu komplexen Strukturen“, sagt Privatdozent Dr. Jochen Baßler vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg, das sich an der Anschaffung des 3D-Druckers im Rechenzentrum finanziell beteiligt hat. In der Hand hält er dabei das Modell eines Prä-Ribosoms, eines makromolekularen Komplexes, der aus rund 60 verschiedenen Einzelkomponenten besteht.
Da der Drucker auch mehrfarbige Objekte herstellen kann, lässt sich die Lage einzelner Elemente sehr anschaulich darstellen. „Das hilft uns in der Lehre weiter“, erklärt Wissenschaftler Baßler, der zur Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Ed Hurt gehört, „aber auch wir Forscher versprechen uns von diesen Modellen, die man in der Hand beliebig drehen und wenden kann, die Generierung neuer Ideen.“
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