3D-Drucker: Der Star-Trek-Replikator wird Realität

Peter Weijmarshausen mochte es erst kaum glauben. Hatte Barack Obama in seiner Rede zur Lage der Nation wirklich gerade von 3D-Druck gesprochen? Der amerikanische Präsident nutzte kürzlich dieses öffentlichkeitswirksame jährliche Ritual, um Zukunftsinitiativen seiner Regierung anzupreisen, und dabei hob er ausgerechnet ein neues Forschungsinstitut für 3D-Druck hervor. Obama wählte große Worte und attestierte 3D-Druck „das Potential, die Art und Weise zu revolutionieren, wie wir fast alles herstellen“. Das war ganz nach dem Geschmack von Weijmarshausen, dessen New Yorker Unternehmen Shapeways zu den prominentesten Vertretern auf dem Gebiet gehört. Die Erwähnung in der Rede empfand er als Ritterschlag für seine aufstrebende Branche, die Shapeways-Mitarbeiter sandten sich hinterher Jubel-E-Mails zu. Der Präsident habe keineswegs zu dick aufgetragen, meint Weijmarshausen und wagt selbst eine kühne Prognose: „3D-Druck wird einen fundamentalen Einfluss auf die Gesellschaft haben - mehr noch als das Internet.“ 3D-Druck macht eine Zukunftsvision zur Realität, wie sie Science-Fiction-Fans aus der Fernsehserie „Star Trek“ kennen. Dort gab es ein Wundergerät mit dem Namen „Replikator“, das dreidimensionale Objekte wie aus dem Nichts entstehen ließ: den von Captain Picard so geliebten Earl-Grey-Tee ebenso wie Ersatzteile für das Raumschiff „Enterprise“ oder Kleidung. 3D-Druck verfolgt ein ähnliches Prinzip wie das fiktive Vorbild: Angefangen in leerem Raum, stellen 3D-Drucker Objekte her, indem sie eine Schicht nach der anderen hinzufügen. Dabei bedienen sie sich einer mit Designsoftware erstellten digitalen Vorlage und verwenden Rohmaterial wie Plastik, Metall, Keramik und Glas. Hilfe bei Entwicklung von Prototypen Es ist ein additives Verfahren, im Gegensatz zu klassischen Methoden wie Schneiden, Bohren oder Schleifen, die Material entfernen. 3D-Druck ist keine neue Erfindung, sondern kommt seit vielen Jahren in Branchen wie dem Flugzeugbau und der Autoindustrie zum Einsatz, vor allem für die Entwicklung von Prototypen. Jetzt aber wird die Technik zunehmend auch für Endverbraucher verfügbar und stößt damit in eine ganz neue Liga vor. Zum einen gibt es immer mehr kleinere 3D-Drucker für den Hausgebrauch, zum anderen entstehen Auftragsfertiger wie Shapeways, die nach den Vorgaben von Verbrauchern Objekte auf professionellen Maschinen herstellen. Eine heiß diskutierte Frage in der Branche ist, welcher Ansatz mehr Potential hat: Wird es in Zukunft in jedem Haushalt einen 3D-Drucker geben? Oder werden die meisten Menschen auf Dienstleister zurückgreifen? Anhänger beider Philosophien sind sich in einem einig: 3D-Drucker werden Konsumgütermärkte auf den Kopf stellen. Anstelle von in Massen produzierter Ware werden die Menschen immer mehr Dinge haben, die nach ihren Wünschen entstanden sind. Das könnte zu gigantischen Umwälzungen in den etablierten Lieferketten führen: Je näher am Verbraucher produziert wird, umso entbehrlicher könnten für westliche Industrieländer Hochburgen der Massenfertigung wie China werden. Im Einzelhandel könnten Geschäfte, die auf riesiger Fläche ein möglichst breites Sortiment anbieten, zum Auslaufmodell werden. Erster Laden in Manhattan „Wir haben heute noch die Vorstellung, dass Dinge irgendwo weit weg produziert und dann mit Schiffen und Lastwagen transportiert werden, bis wir sie dann im Laden kaufen,“ sagt Bre Pettis, Mitgründer und Vorstandsvorsitzender des New Yorker Unternehmens Makerbot, einem der bekanntesten Hersteller von 3D-Druckern, die sich auch für Endverbraucher eignen. Die Zukunft wird nach seiner Auffassung anders aussehen: „Wer einen Flaschenöffner braucht, macht ihn sich einfach auf seinem Makerbot. Das ist wahre Just-in-time-Fertigung.“ Seit der Gründung im Jahr 2009 hat Makerbot 15000 Geräte verkauft, viele davon an Unternehmen wie General Electric und Ford für die Prototypen-Entwicklung oder an Architektur- und Designbüros. Aber es gebe auch immer mehr Kunden, die sich einen Makerbot für den persönlichen Gebrauch zulegten, sagt Pettis. Um die breite Öffentlichkeit mehr für den 3D-Druck zu interessieren, hat Makerbot vor drei Monaten einen ersten Laden in Manhattan eröffnet. Hier können die Kunden den bierkastengroßen Makerbot-Druckern zusehen, wie sie Schicht für Schicht Plastikobjekte produzieren. Wer will, kann sich fotografieren und für 20Dollar ein 3D-Porträt drucken lassen. Oder auch gleich einen Makerbot-Drucker der derzeitigen Modellgeneration „Replicator 2“ erstehen, der mindestens 2200 Dollar kostet. Pettis will nicht verraten, wie viele Geräte in dem Laden verkauft werden, er spricht nur von einer „gesunden Zahl“. Und er zeigt sich überzeugt, dass 3D-Drucker eines Tages in Haushalten allgegenwärtig sein werden. „Das wird ähnlich laufen wie bei Computern. Das fing mit großen Mainframe-Rechnern an, dann kamen die PCs, die erst etwas für Unternehmen waren, bis dann fast jeder einen zu Hause hatte.“ Geräte werden nicht billiger Nicht versprechen will Pettis, dass Makerbots bald drastisch billiger werden. „Es hat ja auch bei Laserdruckern viele Jahre gedauert, bis es die ersten Geräte unter 1000 Dollar gab.“ Derzeit verdiene Makerbot sowohl mit den Geräten als auch mit dem Plastikrohmaterial „ein bisschen Geld, aber es sind keine gigantischen Gewinnspannen“. Makerbot hat nach eigenen Angaben, gemessen an Stückzahlen, einen Anteil von knapp 22 Prozent am Weltmarkt für 3D-Drucker. Darin sind Endverbrauchergeräte ebenso enthalten wie große industrielle Maschinen, die zum Beispiel von amerikanischen Herstellern wie 3D Systems und Stratasys oder deutschen Unternehmen wie Eos und Concept Laser kommen. Nach letzten Erhebungen des auf 3D-Druck spezialisierten amerikanischen Beratungsunternehmens Wohlers Associates wurden 2011 knapp 6500 industrielle 3D-Drucker auf der Welt verkauft und damit 5 Prozent mehr als im Vorjahr. Die Absatzmengen der Endverbrauchermaschinen haben sich im gleichen Zeitraum auf 23300 fast vervierfacht. Am Gesamtumsatz aller Maschinen von rund 500 Millionen Dollar hatten die wesentlich teureren Industrieanlagen aber noch einen Anteil von fast 95 Prozent. Einschließlich Dienstleistungen für 3D-Druck beziffert Wohlers das Marktvolumen der Branche für 2011 auf 1,7 Milliarden Dollar. Für 2012 gibt Terry Wohlers, der Gründer und Präsident des Beratungshauses, eine vorläufige Schätzung von 2,2 Milliarden Dollar ab, also ein Plus von 28 Prozent. 2015 werden es nach seiner Prognose 3,7 Milliarden Dollar sein. Mehr Individualität Shapeways-Vorstandschef Weijmarshausen meint, die Chancen des 3D-Drucks ergäben sich aus einem „fundamentalen Fehler“ in der traditionellen Massenfertigung: „Man braucht oft große Stückzahlen, damit sich die Produktion rentiert.“ Dagegen könne ein 3D-Drucker kosteneffizient lauter verschiedene Produkte nach wechselnden Designvorlagen herstellen. Das erlaubt es, viel mehr Dinge nach individuellen Vorgaben zu fertigen, ob nun ein spezielles Schmuckstück, eine auf den persönlichen Geschmack abgestimmte iPhone-Hülle oder ein im Handel vergriffenes Ersatzteil für ein altes Haushaltsgerät. Shapeways ist eine Art Amazon für den 3D-Druck, allerdings mit angeschlossener Produktion. Kunden können auf der Internetseite von Shapeways entweder eine existierende Designvorlage wählen, was einer Bestellung wie bei jedem anderen Online-Händler ähnlich ist. Oder sie kreieren das Design für ein gewünschtes Produkt selbst, was sie mit einer Reihe von Softwareapplikationen auf der Seite tun können. Shapeways fertigt dann das bestellte Objekt auf einem großen industriellen 3D-Drucker und schickt es dem Kunden zu. Im vergangenen Jahr hat das Unternehmen seine erste New Yorker Fabrik eröffnet, in der zehn 3D-Drucker von Herstellern wie Eos und 3D Systems stehen. Diese Maschinen können Objekte aus verschiedenen Materialien herstellen, anders als Geräte für den Hausgebrauch wie von Makerbot, die nur mit Plastik arbeiten. Shapeways ist 2007 als Einheit des holländischen Philips-Konzerns entstanden. 2010 wurde das Unternehmen abgespalten und zog nach New York um, hat aber bis heute Büros und eine Produktionsstätte in Eindhoven. Seit der Gründung hat Shapeways rund eine Million Objekte verkauft, und Weijmarshausen ist überzeugt, dass es irgendwann eine Milliarde sein werden, zumal die Preise für die Verbraucher sinken. „Wir können im Moment eine iPhone-Hülle für 20 Dollar herstellen, was schon sehr vernünftig ist, aber in fünf Jahren werden die Preise für 3D-gedruckte Produkte viel niedriger sein.“ Berater Terry Wohlers sieht mehr Potential bei Service-Anbietern wie Shapeways als bei den Herstellern der Geräte selbst. „Natürlich will Makerbot den Eindruck vermitteln, dass bald jeder einen 3D-Drucker zu Hause stehen hat. Aber ich denke, das bleibt auf absehbare Zeit vor allem etwas für Bastler und Technikfreaks, vielleicht 10 Prozent der Bevölkerung.“ Er meint, den meisten Menschen dürfte es egal sein, wie ihre Produkte gemacht werden, solange sie das bekommen, was sie wollen. „Nicht jeder ist ein Designer und hat das Geschick oder Interesse, Dinge selbst herzustellen.“ Arthur Young-Spivey hat in den vergangenen Monaten einen ähnlichen Eindruck gewonnen: Große Begeisterung für das Konzept des 3D-Drucks, aber bislang begrenzte Ambitionen, ein Gerät für den Hausgebrauch zu kaufen. Chancen der Technik Young-Spivey war von November bis Mitte Februar Manager eines auf kurze Zeit angelegten Pop-up-Ladens rund um 3D-Druck in Manhattan. Hier wurden einige verschiedene Drucker-Modelle angeboten, 3D-Kurse gehalten und Objekte zum Mitnehmen gedruckt. An den Wochenenden seien oft 800 Menschen am Tag in den „3Dea“-Laden gekommen, erzählt er. Am besten sei die „Doodle Bar“ angekommen, wo die Kunden etwas auf einem iPad zeichnen konnten, das dann von einem 3D-Drucker zu einer kleinen Plastikskulptur gemacht wurde. Von den 3D-Druckern selbst wurden aber weniger als zwanzig Stück verkauft. Eine Hürde sieht er darin, dass es heute noch einigen Aufwand erfordert, die Drucker zusammenzubauen und betriebsbereit zu machen, zudem seien sie reparaturanfällig. „Es gibt noch keine gute Service-Infrastruktur. Das ist ein bisschen wie bei Elektroautos.“ Daneben wirft die Verbreitung von 3D-Druck auch eine Reihe von heiklen Fragen auf. 3D-Drucker haben das Zeug dazu, Instrumente für eine ganz neue Art von Produktpiraterie zu werden. Berater Wohlers sagt: „Es wird leichter denn je, Designs von anderen nachzumachen, und wir werden viel mehr Verstöße gegen Urheberrechte sehen.“ Eine andere Sorge ist, dass 3D-Drucken mehr Menschen in die Lage versetzen könnte, gefährliche Produkte herzustellen, zum Beispiel Waffen. Das aber sind Punkte, bei denen Makerbot-Chef Pettis gerne abwiegelt und lieber auf die Chancen der Technik verweist: „Wir sind dabei, die nächste industrielle Revolution anzuführen.“