AG4 MMK 2014

3D-Printing - Moderation: Hansjürgen Paul

Ein persönliches Wort vorne weg

Ich bin als Moderator der Arbeitsgruppe „3D-Printing“ (oder „3D-Druck“) in erster Linie aus zwei Gründen vorgesehen. Zum einen habe ich eine MMK-Arbeitsgruppe zu diesem Thema bei der abschließenden Plenumssession der MMK 2013 vorgeschlagen – und so etwas macht man in den seltensten Fällen „ungestraft“... Zum anderen interessiert mich 3D-Druck. Mich interessiert diese für den durchschnittlichen IT-Benutzer relativ neue Methode, mit einem Computer dreidimensionale Objekte zu schaffen – und nicht nur Grafiken bzw. Zeichnungen von diesen Objekten auf dem Bildschirm zu bewundern oder auf Papier auszudrucken. Für mich schließt sich mit 3D-Druckern die Anwendungskette der „universellen“ Maschine Computer – 3D-Drucker als Missing Link der Informatik.

Außerdem haben diese Geräte für mich ein gewisses demokratisierendes Moment: sie können jeden Computer-Benutzer vom Konsumenten zum Produzenten machen. Ein Beispiel: wer hat nicht schon einen Gebrauchsgegenstand entsorgen müssen, weil ein kleines Detail defekt war? Ein Zahnrad, ein Haken, ein Gewinde oder ähnliches. 3D-Druck als ein Ausweg aus der geplanten Obsoleszenz – auch wenn es nicht immer funktionieren mag, beispielsweise weil einem das entsprechende Know how fehlt oder das defekte Produkt zu komplex angelegt ist. Aber: wie viele Amateur-Erfinder sind daran gescheitert, dass kein Hersteller die Erfindungen – aus welchen vorgeschobenen oder realen Gründen auch immer – produzieren wollte?

Ich bin kein Experte für 3D-Druck, ich beschäftige mich nicht beruflich mit 3D-Druck, ich habe an keinem Projekt zu 3D-Druck mitgearbeitet – man möge daher bitte nicht zu viel von mir erwarten. Aber ich würde mich freuen, wenn ich nach der MMK signifikant mehr über 3D-Druck wüsste, vor allem über die wirklichen Potentiale dieser Technologie und über das, was man wirklich mit dieser Technologie verändern, verbessern, erreichen kann. Auch jenseits der bloßen Produktentwicklung und Produktion.

Was bedeutet heute 3D-Druck, was kann er demnächst bedeuten?

Was anno 2012 / 2013 3D-Druck bedeutete, was mit dem Stand der Dinge machbar ist und welche möglichen Entwicklungen sich für diese Technologie anbieten, ist in einigen m.E. ganz brauchbaren Dokumentation von ARTE und 3SAT allgemeinverständlich dargestellt worden. Ich empfehle die 3SAT-Dokumentation „Wie 3D-Druck unsere Welt verändert“ (Grün 2013) und die Xenius-Sendung „3D-Drucker – Die neue industrielle Revolution“ (Heller 2013) als Einstieg. Es geht auch noch schneller: keine sechs Minuten benötigt ein Beitrag aus der ZDF-Mediathek (Bardenhagen 2013), um in die Thematik einzuführen.

Es ist (mir mit vertretbarem Aufwand…) kaum möglich, anschaulicher zu erklären, was 3D-Druck meint und was heute schon mit der entsprechenden Hardware produziert werden kann. Dass man manchen Arbeitsergebnissen eines Einstiegsmodells seine Herkunft noch ansieht und die Tatsache, dass ein 3D-Drucker, der mit pulverisierten Metall arbeitet und mehrere Materialien miteinander verbinden kann, noch ca. 600.000 € kostet, sollte nicht bedeuten, dass 3D-Druck nicht das „Next Big Thing“ in der Informationstechnik werden kann. Auch von Computern hat man einmal geschrieben, dass es in der Zukunft welche geben könnte, die weniger als 1,5 Tonnen wiegen.

Anwendungsbeispiele für 3D-Druck

Die 3SAT-Dokumentation (Grün 2013) hat eine Fülle von Beispielen für 3D-Druck aufgezählt und diverse Druckergebnisse vorgestellt: Schmuckstücke, Ersatzteile, Zahnfüllungen, Fertigungselemente etc. Die Entwicklung geht hier permanent weiter, vor allem was das Druckmaterial („Filament“) angeht: Kunststoffe aller Art, Metalle (ja, auch Gold…), biologisches Gewebe, medizinische Instrumente bis hin zu Nudelteig (Hetzel 2014) und Schokolade. Gleichzeitig wird es möglich, nicht nur mit einem Material zu drucken, sondern mehrere Stoffe mit unterschiedlichen Materialeigenschaften zu kombinieren. Die entsprechenden Geräte sind noch signifikant teurer und noch nicht wirklich für den privaten Nutzer erschwinglich, aber die Preise fallen.

Kombiniert man den 3D-Drucker mit einem 3D-Scanner – mit ca. 800 US$ für einen Makerbot Digitizer durchaus bezahlbar – dann wächst die Versuchung, alle möglichen Gegenstände zu „kopieren“, in ungeahnte Höhen. Nicht nur Museen können unwiederbringliche Artefakte materialschonend digitalisieren, analysieren, modellieren und dann wieder mit einem 3D-Drucker ausdrucken. Findige Zeitgenossen werden so etwas bestimmt mit Geldmünzen probieren. Und nicht unbedingt mit historischen Münzen…

Noch dürfte die „Produktion“ eines Zwei-Euro-Geldstücks etwas teurer als zwei Euro sein – von gewissen juristischen Problemen einmal abgesehen. Die Auflösung der verfügbaren Verfahren dürfte noch das geringste Problem darstellen. Es ist heute bereits möglich, im Mikrometer-Bereich zu drucken. An der TU Wien verfügt man beispielsweise über 3D-Nano-Drucker, mit denen man zu Demonstrationszwecken ein Modell des Stephansdom mit 50 µm Abmessung produziert hat (TU Wien 2012, Reiff / Hermatschweiler 2013). Ein größeres Modell von 350 µm bietet entsprechend mehr Details.

Auch der Makro-Bereich hat seine 3D-Produkte. Das größte Objekt dürfte z.Zt. ein chinesische Fertighaus sein, Kostenpunkt: 5.000 US$ pro Einheit. Hier wird mit wiederaufbereitetem Bauschutt gearbeitet.

Es geht also längst nicht mehr um nach eigenem Design gefertigten Modeschmuck, Eierbechern oder Serviettenringen. Auch wenn die Waffenproduktion im Video gescheitert ist (Grün 2013), so bereitet die u.a. als „Defense Distributed“ etikettierte Idee doch echte Sorgen (Richter / Kolb 2013). Welche Baupläne soll / kann / müsste man im Internet finden? Welche besser nicht? Nicht alle Hersteller sind darüber erfreut, wenn CAD-fähige bzw. 3D-Druck-taugliche Pläne ihrer Produkte im Internet zu finden sind. Produktpiraterie ist dabei nur ein Aspekt – man kann auch mit vermeintlichen Ersatzteilen Geld verdienen und Schaden anrichten. Wenn man sich seine eigenen LEGO-Bausteine entwirft, ausdruckt und auf den Markt wirft, sind die Konsequenzen andere als beispielsweise bei Radmuttern. Entsprechend bemüht man sich um die Implementierung entsprechender DRM-Verfahren (Pluta 2012), die nicht nur festlegen, ob ein Objekt gefertigt werden darf, sondern auch wie.

Apropos… Eine ethische Diskussion gilt es in diesem Zusammenhang auch zu führen. Es gibt Verfahren für „3D bioprinting“ (vgl. dazu z.B. Gartner 2014). Mittels Tissue Engineering ist es grundsätzlich möglich, lebendes Gewebe – beispielsweise für Hauttransplantationen – zu produzieren. Diese Bioarrays können mittelfristig den Weg zu künstlichen Organen weisen (vgl. Wolf 2013). Theoretisch könnte man mittels Bioprinting auch Muskelgewebe generieren und als (künstliches) Fleisch verkaufen (vgl. Keßler 2012).

Mögliche Beiträge zur MMK-AG über 3D-Druck

Was erwartet der Moderator von den Teilnehmern der Arbeitsgruppe? Nun, zunächst erwartet / erhofft der Moderator, dass es hinreichend viele Teilnehmer an der Arbeitsgruppe geben wird und sie nicht an diesem trivialen Problem scheitert. Über die bloße Teilnahme hinaus sollten die Arbeitsgruppenteilnehmer auf jeden Fall sich die 3SAT-Dokumentation „Wie 3D-Druck unsere Welt verändert“ (Grün 2013) angesehen haben. Basierend auf dieser Mindestgrundlage zu diesem Thema sollten Teilnehmer Technologiefolgeabschätzung betreiben und hierzu entsprechende Thesen formulieren, die sie bereits im Vorfeld der MMK 2014 mit den anderen (potentiellen) Teilnehmern teilen – und nicht erst zur MMK mitbringen...

Darüber hinaus steht auf meinem Wunschzettel ganz oben, dass sich jemand findet, der uns für die Dauer der Arbeitsgruppe einen 3D-Drucker zur Verfügung stellt – kostenneutral, versteht sich. Dazu brauchen wir natürlich auch die „Tinte“ für unseren 3D-Drucker und ein Notebook mit entsprechender Software. Wer hierzu etwas beitragen kann, möge sich bitte zeitnah mit mir in Verbindung setzen.

Alternativ wäre ein Erfahrungsbericht über „3D-Drucker-Dienstleister“ wie ShapeWays (www.shapeways.com), Trinckle (www.trinckle.com) und anderen (z.B. via www.3d-druckercheck.de) – mit einigen eigenen Referenzprodukten – ein möglicher Beitrag zur Arbeitsgruppe. Dazu würden dann auch „Tauschbörsen“ wie Thingiverse (www.thingiverse.com) gehören. Wer dies in Angriff nimmt, möge sich ebenfalls bitte zeitnah mit mir in Verbindung setzen.

Beitrag Oliver Stickel

Printrbot Simple Metal

Ich werde zur MMK-Tagung einen kleinen 3D-Drucker mitbringen. Es handelt sich um einen "Printrbot Simple Metal". Die Basis-Daten:

• Druckt mit Kunststoff per "FDM-Prinzip", also dem schichtweisen Aufschmelzen von Plastik.
• Bauraum: 15*15*15cm.
• Insgesamt recht unkompliziert und einer der moderneren 3D-Drucker die einige Kalibrierungen schon automatisch übernehmen.

Verbrauchsmaterial werde ich ebenfalls mitbringen:

• PLA, ein harter Allround-Kunststoff in ein, zwei verschiedenen Farben.
• Flexibles PLA, die biegsame Variante von PLA.
• Eventuell "Ninjaflex", ein hochflexibles Material. Hängt davon ab, ob ich noch Zeit habe, den Drucker hierfür etwas umzubauen.
• Noch eventueller "Laybrick", ein experimentelles Material mit stein-artiger Haptik. Nicht ganz einfach zu verarbeiten, hängt davon ab, ob ich das bis dahin gelernt habe...

Außerdem kann ich gerne eine Einführung in den 3D-Druck an sich geben sowie Hands-on Anleitungen zum 3D-Druck geben. Es kann sich dann natürlich gerne jeder selbst auch etwas vor Ort 3D-modellieren und dann ausdrucken.

Gedanken zum 3D-Druck und drumherum (Wolfgang Harst)

3D-Druck ist nichts Neues, in der Industrie wird schon seit Jahrzenten mit plastischen Druckverfahren gearbeitet. Neu ist jetzt allerdings, dass die "einfache" 3D-Drucktechnik mit vornehmlich Kunststoff auch für die private Nutzung erschwinglich wird. Ein untrügliches Zeichen in dieser Richtung sind die ersten Angebote von 3D-Druckern in den Elektronikmärkten, ein weiteres Indiz lässt sich in der wachsenden Zahl der Drucker-Anbieter sehen, neben den Pionieren von z.B. RepRap oder Makerbot zeigen auf jeder Technikmesse weitere Hersteller neue Geräte mit z.T. erheblich erweitereten Möglichkeiten. Und schließlich entstehen in größeren Städten vermehrt 3D-Druck-Dienstleistungsunternehmen, vielleicht analog zu den Copy-Shops der 80er des letzten Jahrhunderts. Langsam aber sicher scheint 3D-Druck im Alltag anzukommen. Zusammen mit der wachsenden Maker-Bewegung, den FabLabs, Hackerspaces, Repaircafés etc. könnte man hier im Sinne Latours auch vom "Re-Design der Relationen zwischen Menschen, Wissen und Objekten" (C. Schneider, ITAS) sprechen. Diese Entwicklungen führen also unweigerlich dazu, dass auch über die gesellschftlichen Folgen, die Pro- und Contra-Argumente einer solchen sich langsam durchsetzenden Technik nachgedacht wird.

3D-Druck wird das Potential zur einer neuen industriellen Revolution zugesprochen. Begründet wird diese Einschätzung meist mit der Vorstelllung, dass durch diese Technik die Produktionsmittel demokratisiert werden, die Fertigung hängt nicht mehr von Entscheidungen industrieller Fertiger ab. Durch die Selbstermächtigung vorher unmündiger Kunden erwächst auch die Möglichkeit, der (geplanten oder ignorierten) Obsoleszenz der Industrie eine eigene Ersatzteilherstellung entgegenzusetzen und somit spielt hier auch die vielstrapazierte Nachhaltigkeit in Form von Umweltverträglichkeit, Müllvermeidung etc. eine prominente Rolle. Sogar die Hersteller hätten Vorteile der privaten Ersatzteilproduktion vor Ort, für sie würde Logistik- und Lagerhaltungsaufwand für Kleinteile eingespart. Diese Form der Selbstermächtigung bringt zudem einige psychologisch interessante Aspekte mit: die wahrgenommene Selbstwirksamkeit wird erhöht (s. besipielsweise Handy-Selbstbau-Projekt bei Heise), zum anderen steigt das Wissen um industriell gefertigte Waren und damit die "Ent-Täuschung" über so manches Industrieprodukt, Herrschaftswissen verliert an Bedeutung und wird durch öffentlich erreichbare und aneignungsfähige Wissensräume ersetzt oder ergänzt. Auf der anderen Seite könnte diese "Demokratisierung der Produktion" auch dazu führen, dass wie in vielen anderen Bereichen der Kunde auch gleichzeitig zum eigenen (unbezahlten) Dienstleister wird. Im Hinblick auf früher quasi selbstverständliche Dienstleistungen und ihre mittlerweile erzwungene Verlagerung auf den Kunden, z.B. im Bankwesen, ist damit zu rechnen, dass das auch für Produkte eintreten kann. Die heute einigermaßen verlockend klingende Idee, dass der Hersteller mir eine Datei schickt und ich diese dann ad hoc in ein Ersatzteil oder eine Erweiterung per 3D-Druck umsetzen kann, könnte auch umschlagen in ein "Muss", die Ersatzteilherstellung selbst durchzuführen. Hier wäre außerdem die Frage zu stellen, ob die industrielle Produktion durch die "unterlaufene Obsoleszenz" nicht sozusagen vom Haken gelassen wird, langlebige Produkte herzustellen. Außerdem wir die einfache Raparierbarkeit ja momentan augenscheinlich immer mehr erschwert, als prominentes Beispiel seien hier die Reparaturversuche von ifixit an den neuesten Mobilgeräten angeführt, was sich als Gegenreaktion der Hersteller auf die Reapair-Bewegung deuten lässt.

Ein weiteres Problem der Maker-Bewegung im allgemeinen und 3D-Druck im besonderen hängt zusammen mit der Kritik, die Andrew Keen in "the cult of the amateur" äußert, die allerdings schon vor einigen Jahren erschienen ist und sich deswegen (noch) nicht mit der Thematik 3D-Druck befasst. Der Kern seiner Kritik liegt im Verlust des Expertentums und des "soliden Handwerks" zugunsten einer Selbermach-Ideologie, die unterm Strich zu einem technisch-gesellschaftlichen Rückschritt führt. Das lässt sich auch seit Längerem in einigen Feldern durchaus beobachten: beispielsweise oblag die Gestaltung von Schriftstücken früher spezialisierten Fachkräften wie z.B. Setzern und Druckern, heute kann "jedermann" mit Textverarbeitung und bei etwas mehr Kenntnissen mit Satzsoftware Druckwerke erzeugen, die allerdings dem in Jahrhunderten angehäuften Fachwissen des Druckwesens nur rudimentär entsprechen. Die Regeln Jan Tschicholds (ein bekannter Typograf) beispielsweise, die er in "Erfreuliche Drucksachen durch gute Typografie" erstellt hat, lassen sich zur Not noch algorithmisieren, das Gefühl für angenehmes Layout und die Erfahrung in gutem Satzbild eher nicht. Und hier steht u.U zu befürchten, dass mit dem 3D-Druck ebenfalls Spezial-Know-How durch eher "grobes" Grundlagenwissen und Einfachstlösungen ersetzt wird bzw. doch wieder Spezialisten für den "Laien" intransparente Lösungen anbieten.

Es gibt natürlich noch viel mehr Punkte, die hier zu diskutieren wären, aber das wird wie bei der MMK üblich, im Verlauf der MMK praktisch von selbst passieren...

Aktuelles aus dem Netz

Sobald ich im Web über passende Artikel zum Thema 3D-Druck stoße oder mich jemand dankenswerterweise auf einen solchen hinweist, baue ich hier einen entsprechenden Link ein.

• WAZ/DerWesten.de: Mit 3D-Drucker nach Palästina – Siegener Studenten helfen wie gedruckt
• ZEIT.de: Japaner muss wegen Waffenbau mit 3D-Drucker ins Gefängnis
• AFP.com: Waffenbau mit 3D-Drucker: Japaner muss ins Gefängnis
• WiWo.de: Entfremdung 3.0 - 3d-Druck ist nicht automatisch nachhaltig
• pbs-business.de: Weiterer 3D-Druck-Shop eröffnet
• Suedwestfalen-Nachrichten.de: So revolutioniert der 3D-Druck die Medizin
• 3druck.com: Gartner Prognose über die „Digital Industrial Revolution”
• Universität Bremen: „Ich geh‘ mal schnell ‘ne Tasse drucken!“
• 3druck.com: 3 Mio. € EU-Förderung für 3D-gedrucktes Essen
• 3druck.com: Günstiger Rollstuhl mit Hilfe von 3D-Druck

NEU: Es gibt ein ct-Wissen-Sonderheft zum Thema 3D-Druck:

• Sonderheft c't wissen 3D-Druck
• Permalink zum Sonderheft c't wissen 3D-Druck

Literatur / Links / WebSites

• Grün, Anna (Buch & Regie), 3SAT (2013). Wie 3D-Druck unsere Welt verändert. 44 Minuten. Produktion doc.station. 3SAT-Sendung vom 14. November 2013, 20.15 Uhr (Erstsendung).
  - Link bei 3sat.de
  - Direkter Link bei 3sat.de
  - Link bei youtube.com
• Heller, Robert (Regie), ARTE (2013). 3D-Drucker : Die neue industrielle Revolution? 26 Minuten. Produktion AVE. ARTE-Sendung vom 28. Oktober 2013, 8:10 Uhr (Erstsendung).
  - Link bei ave.de
  - Link bei youtube.com
• Bardenhagen, Klaus (Bericht), ZDF.info (2013) 3D-Druck für Fortgeschrittene. WISO plus. 6 Minuten. ZDF-Mediathek, 4. Juni 2013.
  - Link bei zdf.de
  - Link bei youtube.com
• Anderson, Chris (2013). Makers: Das Internet der Dinge: die nächste industrielle Revolution. Carl Hanser Verlag. ISBN 978-3446434820.
• Fastermann, Petra (2013). Die Macher der dritten industriellen Revolution: Das Maker Movement. Books on Demand. ISBN 978-3848260744.
• Richter, Nicolas / Kolb, Matthias (13.5.2013). Defense Distributed. Plan für Plastikpistole aus dem 3-D-Drucker ist offline. Abgerufen am 23.4.2014. Link bei sz.de
• Wikipedia (2014a). 3D-Drucker. Abgerufen am 23.4.2014. Link bei wikipedia.org
• Wikipedia (2014b). Digital Fabricator. Abgerufen am 1.5.2014. Link bei wikipedia.org
• TU Wien (2012). 3D-Drucker mit Nano-Präzision. PA 23/2012. TU Wien – Büro für Öffentlichkeitsarbeit. Abgerufen am 28.4.2014. Link bei tuwien.ac.at
• Gartner (2014). Gartner Says Uses of 3D Printing Will Ignite Major Debate on Ethics and Regulation. Pressemitteilung vom 29.1.2014. Abgerufen am 1.5.2014. Link bei gartner.com
• Reiff, Ellen-Christine / Hermatschweiler, Martin (2013). 3D-Drucken auf der Mikrometerskala. In: Mikroproduktion (03/13). Abgerufen am 28.4.2014. Link bei nanoscribe.de
• Stern.de (2014). Dieses Haus kommt aus dem 3D-Drucker. Nachricht vom 28.4.2014. Abgerufen am 1.5.2014. Link bei stern.de
• Pluta, Werner / Golem.de (2012). Nathan Myhrvold patentiert DRM-Verfahren für 3D-Druck. Nachricht vom 15.10.2012. Abgerufen am 1.5.2014. Link bei golem.de
• Wolf, Luise / thegap.at (2013). Knochenfabrik. Nachricht vom 2.8.2013. Abgerufen am 1.5.2014. Link bei thegap.at
• Keßler, Sabrina / sueddeutsche.de (2012). Fleisch aus Biotinte. Wenn das Schnitzel aus dem Drucker kommt. Nachricht vom 21.8.2012. Abgerufen am 1.5.2014. Link bei sueddeutsche.de