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Praxis

3D-Druck

© GIZ

Auf einen Blick

3D-Druck bezeichnet additive Fertigungsverfahren, bei welchen bestimmte Materialen von einem 3D-Drucker Schicht für Schicht aufgetragen werden, um so dreidimensionale Gegenstände zu erzeugen. Der Druck erfolgt computergesteuert, beispielsweise auf Basis eines CAD-Modells. Obwohl die Technologie schon vor über 30 Jahren entwickelt wurde, setzt sie sich erst nach und nach durch. Nichtsdestotrotz wird ihr eine große Zukunft vorhergesagt – unter anderem das Potenzial, die industrielle Revolution in der lokalen Produktion anzustoßen. Bis heute wurden zehn verschiedene Druckverfahren entwickelt, die außer Plastik auch Materialien wie Metall, Beton, Keramik oder sogar menschliche Stammzellen verarbeiten können. Neben der Forschung an 3D-gedruckten Organen oder Satelliten werden hauptsächlich Ersatzteile aus Kunststoff, schwer visualisierbare Modelle oder kostengünstige Prototypen gedruckt.

Die Technologie des 3D-Drucks hat verschiedene Eigenschaften, die das Fertigungsverfahren für Entwicklungsländer und den Einsatz in der Humanitären Hilfe besonders attraktiv machen:

  • Individualisiert & flexibel:
    Sowohl die Form der gedruckten Teile als auch ihr Material sind je nach spezifischen Einsatz anpassbar (z. B. Eckhalterung für einen defekten Baby-Inkubator).
  • Bedarfsgerecht:
    Für 3D-gefertigte Objekte ist keine langfristige Planung notwendig. Modelle entstehen nach Bedarf, die Produktion erfolgt unmittelbar vor Ort (z B. Ersatzteile für Wasserrohre nach Nepals verheerendem Erdbeben).
  • Umweltfreundlich:
    Es wird genau das gedruckt, was benötigt wird. Auf diese Weise wird Abfall vermieden und Dinge werden repariert statt weggeworfen. Die Produktion vor Ort spart außerdem CO2-Emissionen ein, die durch Logistik und Transport entstehen würden (z. B. komplett vor Ort gedruckte Häuser in Mexiko). Zumindest besteht darin das Potenzial; aktuell sind 3D-Drucker noch störanfällig und wartungsintensiv und verbrauchen große Mengen an Filament für den Druck.
  • Demokratisch & unabhängig:
    Die Herstellung vor Ort demokratisiert die Produktionsfähigkeit von Ländern im globalen Süden und macht sie unabhängiger von Importen sowie globalen Wertschöpfungs- und Lieferketten (z. B. Beatmungsgeräte während der Corona-Pandemie).
  • Wertschöpfend:
    Lokaler 3D-Druck stärkt die Wertschöpfung vor Ort. Die Technologie ist zusätzlich Grundlage neuer Geschäftsmodelle und schafft Arbeitsplätze (z. B. Togolesisches Startup WoeLab).

Technische Herausforderungen

Der Einsatz von 3D-Drucktechnologie in der Entwicklungszusammenarbeit wird neben den genannten großen Potenzialen auch von einigen Herausforderungen begleitet. Eine Einschränkung stellt dabei das Druckmaterial dar: Plastik (Kunststoff-Filament) ist und bleibt voraussichtlich auch noch eine Weile Ausgangsstoff der Wahl, vor allem im nicht-industriellen Kontext. Das Drucken mit anderen Materialien ist zwar theoretisch möglich, aber noch sehr teuer oder wenig praxiserprobt. Für einige Anwendungsbereiche ist Kunstoff mit seiner eingeschränkten Hitzebeständigkeit oder Festigkeit jedoch nicht das beste Material.

Ein anderes Problem ist die kaum widerstandsfähige Hardware, die für den stationären Einsatz in Büros oder Produktionshallen konzipiert wurde. Kommerziell erhältliche 3D-Drucker sind nicht für Reisen, unbeständige Umgebungen oder den Betrieb ohne zuverlässige Stromquellen ausgelegt. Für humanitäre Hilfseinsätze oder Anwendung in Räumen ohne ausreichenden Schutz vor Witterung sind sie deshalb nicht gut geeignet.

Freies Wissen als Gelingensfaktor

Die Vermittlung von Know-how und der Zugang zu 3D-Druckern ist entscheidend, damit die Technologie ihr volles Potenzial für die lokale Wertschöpfung in Entwicklungsländern entfalten kann. In diesem Sinne ist es zu begrüßen, dass die Werte Offenheit, Transparenz und Kollaboration eine so wichtige Rolle in der bisherigen Entstehungsgeschichte des 3D-Drucks spielen. Die Prämissen “Open Manufacturing” und “Open Source” spiegeln das besonders deutlich wider.

Open Manufacturing (Hardware)

Meint die digital gesteuerte offene Produktion von Gütern. Gemäß der Devise “Design Global, Manufacture Local” stellen weltweite Netzwerke offene Anleitungen für 3D-Objekte bereit, die von lokalen Firmen, NGOs oder in Fablabs vor Ort produziert werden können. Das stärkt nicht nur die lokale Wirtschaft, sondern kann helfen, (lebens-)wichtige Güter selbst herzustellen oder zu reparieren.

Open-Source (Software)

Meint Software und Informationen, die öffentlich zugänglich und frei verwendbar sind. Diesem Grundsatz folgen Baupläne und Druckanleitungen für 3D-Projekte, die von ihren Urheber*innen auf Internetplattformen wie thingiverse.com geteilt und dort für alle verfügbar und weiterentwickelbar gemacht werden.

Aktueller Stand

Das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) sieht in der 3D-Druck-Technologie große Potenziale für eine Reihe entwicklungspolitischer Ziele. Als Auftraggeber sowie Förderer ist das Ministerium aktuell in verschiedene Pilotprojekte und lokale Initiativen involviert.

Im Fokus stehen Themenfelder wie medizinische Versorgung, schnelle Krisenhilfe, nachhaltiges Wirtschaften, die Schaffung von Arbeitsplätzen und die Etablierung einer Maker-Bewegung. Das Ministerium leistet beispielsweise finanzielle Unterstützung für das MakerNet, das unter anderem die Produktion von medizinischen Geräte in kenianischen Makerspaces ermöglicht. Außerdem arbeitet es eng mit etablierten Organisationen wie Field Ready zusammen – im Januar 2020 wurde zum Beispiel ein 3D-Druck-Workshop mit Menschen mit Behinderung im Irak durchgeführt.

  • Field Ready ist eine US-Amerikanische NGO, die mit Hilfe von 3D-Druck und anderen Technologien humanitäre Hilfe leistet. Die Organisation hat sich auf die Herstellung und Reparatur von Dingen spezialisiert, die in akuten Krisensituationen gefragt sind und konnte mit Ersatzteilen aus 3D-Druckern schon in Syrien, Haiti und Nepal helfen. Für langfristigen Wiederaufbau verfolgt Field Ready das Ziel, Expert*innen vor Ort auszubilden und lokale “Maker-Movements” anzustoßen.

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