Making History

Was es braucht damit 3D-Druck allen nützt

Auch der 3D-Druck läuft Gefahr, nach einem Hype Erwartungen zu enttäuschen. Es gilt: Ruhe bewahren und genau hingucken.
Das tun wir hier mit besonderem Fokus auf Entwicklungsländer. Und beantworten die Frage: Was braucht’s, damit 3D-Druck sein Potential zum Wohle aller Menschen entfaltet?

- Autor: Stephan Peters 

Dieser Text ist im trendradar_2030 Magazin erschienen (PDF Download). 

Eine halbe Billion US-Dollar: Dieses Marktvolumen prophezeit das McKinsey Global Institute dem 3D-Druck bis 2025. Solarenergie hat aktuell ein Marktvolumen von 65 Milliarden Dollar – und steht weltweit nach wie vor im Schatten von Öl, Kohle und Kernenergie. Doch der 3D-Druck, da sind sich die Zukunftsforscher einig, entwickelt sich in den kommenden Dekaden zu einer ernstzunehmenden Alternative der noch vorherrschenden Verfahren der Massenproduktion. Jeder von uns wird zum Macher, zum Maker. So wie wir heutzutage unsere Urlaubsfotos ausdrucken, drucken wir bald unsere Kontaktlinsen, Schuhe oder unser Geschirr. In der Küche drucken wir die nächste Mahlzeit, in der Bauindustrie werden ganze Häuser und im Forschungslabor lebensfähige Organe gedruckt. Alles auf Knopfdruck, nach digitalen Bauplänen aus dem Internet. Mag der 3D-Druck in den Industriestaaten der nächste logische Schritt zur individualisierten Produktion sein, bedeutet er in vielen Entwicklungsländern einen Evolutionssprung: das sogenannte Leapfrogging. Aktuell ist es für die ländliche Bevölkerung in großen Teilen Asiens und Afrikas sehr aufwändig, sich Ersatzteile zu beschaffen. Fällt beispielsweise der Traktor aus, ist das eine mittlere Katastrophe. Anstatt Ersatzteile beim abgelegenen Händler zu bestellen, der seinerseits Wochen auf die Lieferung wartet, könnten die Teile künftig direkt in einem Maker-Space gedruckt werden. 


Wenn die 3D-Drucker in die Hände der Kleinunternehmer wandern
Die Produktion, die derzeit vor allem in die Niedriglohnländer ausgelagert ist, rückt in absehbarer Zeit wieder näher an die Abnahmemärkte. 3D-Druck verspricht, dass ein Teil dort hergestellt wird, wo es gebraucht wird. Das würde Zeit sparen, die Umwelt schonen, und die immensen Transport- und Logistikkosten wären ebenfalls Bilanzballast von gestern. Mit Druck on demand können Produkte außerdem einfacher an lokale Gegebenheiten angepasst werden. Arbeitsplätze würden auch in Gegenden geschaffen, in denen es keine großen Fabriken gibt. Im Idealfall kämen auch die Rohmaterialien aus der Region; dann gingen nicht mehr die Waren physisch um die Welt, sondern nur noch ihre digitalen Designdaten. Und wo stehen diese 3D-Drucker? Bislang noch in den Technologie-Hubs, Maker-Spaces und Fablabs der Städte. Es gibt aktuell über 32.000 Drucker in 3D-Hubs in 150 Ländern, die Mehrzahl davon steht in Industrienationen. Hier werden die Entwicklungsländer in den kommenden zwanzig Jahren aufholen, wenn die 3D-Drucker nach und nach dank des stetigen Preisverfalls aus den Hubs in die Hände der Kleinunternehmer wandern.

Kollaboration befeuert die Maker-Szene
Die Hubs bringen aber auch wichtige Vorteile mit sich: Die 3D-Drucker stehen seltener ungenutzt herum, weil sie geteilt werden, ist ihre Auslastung hoch und die Kosten für den Nutzer tragbar. Neben dem reinen Zugang zu der neuen Produktionstechnologie vermitteln Hubs aber auch das nötige Produktionswissen – die stärkste Form des Empowerments. So entstehen adaptive soziotechnologische Systeme, die sich den Bedürfnissen der jeweiligen Region anpassen. Die Maker suchen nach Lösungen für Probleme bzw. nach neuen Möglichkeiten, rare Güter zu produzieren.Es geht unterm Strich darum, einen Mehrwert für die Gemeinschaften in Dörfern und Städten zu schaffen. Dank der Leidenschaft der lokalen Unternehmer finden gedruckte Lösungen dann Eingang in den Alltag und können sich so für die Massenproduktion bewähren. Die Schwelle zur industriellen Fertigung wird aufgrund günstigerer Produktionskosten in den Collaboration-Hubs gesenkt, der Austausch befeuert die lokale Maker-Szene zusätzlich. Doch das Potential ist noch nicht ausgeschöpft. Bedarf und Unternehmertum sind vorhanden, doch die Hardware fehlt oft, weil sie noch zu teuer ist. Auch mangelt es an der nötigen Ausbildung im 3D-Druck.

Worauf kommt es also in den nächsten 13 Jahren an, damit das Potential des 3D-Drucks in den Entwicklungsländern ausgeschöpft werden kann?

Technologischer Fortschritt

Technologischer Fortschritt ist ein offensichtlicher, aber noch wesentlicher Faktor. Noch sind 3D-Drucker zu teuer, zu langsam und spezialisiert auf einzelne Einsatzbereiche und Materialien. Aber auch Laserdrucker kosteten anfangs 100.000 Euro und kamen nach ein paar Jahren des Preisverfalls in die Haushalte. Nach einer Prognose von Siemens werden die Herstellungspreise im 3D-Druck in den kommenden fünf Jahren mindestens um die Hälfte fallen, die Druckgeschwindigkeit hingegen um 400 Prozent steigen. Die Technologie des 3D-Drucks ist im Massenmarkt immer noch sehr jung und steht erst am Anfang ihrer Effizienzspirale.

Infrastruktur in den Entwicklungsländern

Die setzt sich zusammen aus stabilem und schnellem Internet, um Zugriff auf die CAD-Dateien (Designs) zu gewährleisten, Wissenstransfer in Form einer Ausbildung für die lokalen Unternehmer (etwa für die entsprechende Software G-Code oder Rasters) sowie flächendeckend verteilten 3D-Hubs.

Open Source

3D-Druck-Gemeinschaften tauschen sich heute schon auf Online-Plattformen aus, die wie große 3D-Warenhäuser aussehen und Millionen Designs von „so gut wie allem“ im Angebot haben. Designs können heruntergeladen, angepasst, ausgedruckt und in neuer Form wieder der Community zur Verfügung gestellt werden. Doch wie kann dabei das Recht auf geistiges Eigentum geschützt werden? Das Marktforschungsinstitut Gartner schätzt, dass in den nächsten Jahren ein hoher Schaden durch illegale 3D-Kopien entstehen wird – ähnlich, wie damals das MP3-Format die Musikbranche belastet hat. Es muss also ein international geltendes Recht für den 3D-Druck erarbeitet werden, welches das Open-Source-Prinzip schützt – denn verhindert werden kann das Kopieren ohnehin nicht.

 

Umweltverträglichkeit

Druck on demand verkürzt potentiell Lieferketten und macht Massenproduktion und Lagerung in vielen Bereichen obsolet und ist dadurch bereits ressourcenschonend. Das Filament, also das Ausgangsmaterial für den Druck, kann zudem recyclebar sein. Auch der Ausschuss kann verringert werden: Im konventionellen Flugzeugbau braucht man beispielsweise bis zu 15 kg Metall, um ein Metallteil herzustellen. Mit einem 3DDrucker braucht man kaum mehr als ein kg. Das Potential ist als0 da. Aktuell wird jedoch aufgrund des geringen Preises und der einfachen Verarbeitung häufig Duroplast-Plastik als Filament genutzt, und das ist nicht recyclebar. Und bislang ist die Energiebilanz des 3D-Drucks noch bis zu zehn Mal so schlecht wie bei konventionellen Massenverfahren. Hier braucht es den konsequenten Willen, umweltfreundliche Materialien zu verwenden und energieeffiziente Drucker zu entwickeln, um mit der Verbreitung des Druckverfahrens die Umwelt nicht zusätzlich in Bedrängnis zu bringen.

Fazit

Wie schon bei den anderen neuen Schlüsseltechnologien wie Blockchain oder künstlicher Intelligenz müssen wir uns also mit dem komplexen Thema der Regeln und Systeme beschäftigen. Das ist anstrengend, aber von eminenter Wichtigkeit, um diese Technologien möglichst nutzbringend in unsere Weltgemeinschaft integrieren zu können.