Duisburg Hüftgelenke aus dem Computer-Drucker
Duisburg · Prof. Dr. Gerd Witt, Lehrstuhlinhaber für Fertigungstechnik an der Universität Duisburg-Essen, ist der Experte für "Schnelle Technologien", womit vor allem 3D-Drucker gemeint sind, deren Möglichkeiten erstaunlich sind.
Durch ein hitzebeständiges Fenster kann man dem Computer bei der Arbeit zusehen: Ein feiner Laserstrahl brennt immer wieder das gleiche Muster in eine plane helle Masse, die auf einem DIN-A-4-großen Teller ausgebreitet ist. Auf einer Uhr neben dem Fenster kann man ablesen, wann der Computer seine Arbeit beendet hat: nach 36 Stunden. Wir befinden uns im Untergeschoss des Uni-Gebäudes MA auf dem Duisburger Campus. Hier stehen sie, jene imposanten Maschinen, die Arbeiten verrichten, die man vor einigen Jahrzehnten nur in Science-Fiction-Filmen vermutet hätte: Sie können computergesteuert dreidimensionale Werkstücke "drucken". Prof. Dr. Gerd Witt, Lehrstuhlinhaber für Fertigungstechnik an der Universität Duisburg-Essen, ist Experte für 3D-Drucker. Seit fast 20 Jahren beschäftigt er sich mit dieser Technologie. Und ihm ist es zu verdanken, dass die UDE auf diesem Gebiet zu den führenden Hochschulen in Deutschland, vielleicht sogar international gehört.
Die 3D-Drucker, die zum Bestand der UDE gehören, kann man nicht mit den Geräten vergleichen, die es für rund 850 Euro im Baumarkt gibt. Diese Billigprodukte sind bestenfalls Spielzeuge. Der beschriebene Drucker, der Metallpulver in Bauteile verwandelt, die beispielsweise in Turbinen eingebaut werden können, kostet rund 500.000 Euro. Mit einem solchen 3D-Drucker kann Präzisionsarbeit geleistet werden. Zum einen für die Grundlagenforschung, zum anderen aber auch für Kunden aus der Industrie. Und das sind Unternehmen wie BMW, Daimler, Siemens oder Airbus. Witt betreut zurzeit 16 Doktoranden, die allesamt in solchen oder ähnlichen Unternehmen für die Praxis forschen. Die grundlegende Funktionsweise eines 3D-Druckers lässt sich einfach erklären: Aus einem Werkstoff werden mit Hilfe einer Computersteuerung dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufgebaut. Die einzelnen Schichten sind dabei hauchdünn, nur Bruchteile eines Millimeters. Deshalb dauert es auch so lange, bis zum Beispiel ein Streichholzschachtel-großes Werkzeugteil hergestellt ist. Die Herstellung eines Werkstückes mit Hilfe der 3D-Technik geschieht grundsätzlich anders als mit den üblichen mechanischen Verfahren, bei denen gedreht, gebohrt, gefeilt oder geschnitten wird, um aus einem ungeformten Material durch "Wegnahme" das erwünschte Teil herzustellen. Besonders bei teuren Materialien wie Gold, Silber oder Titan ist die 3D-Technik gefragt, weil bei ihr kein Materialverlust entsteht. Experten bezeichnen den Aufbau aus Schichten als "additives" Verfahren. Die Materialschonung ist aber nicht der einzige Trumpf der computergesteuerten 3D-Drucktechnik. Es lassen sich, wenn man fachlich die entsprechenden Voraussetzungen hat, ungemein filigrane Werkstücke in einem einzigen Fertigungsprozess herstellen. Wenn es um Teile von großer Genauigkeit und geringer Stückzahl geht, dann ist die 3D-Technik besonders geeignet.
Prof. Witt kommt nicht aus dem Erzählen heraus, wenn man ihn nach Anwendungsmöglichkeiten und Beispielen fragt. Da gibt es beispielsweise kleine Filter für Abgassysteme oder "Sauggreifer aus Aluminium" oder auch Leichtbaustrukturen, die mit der computergestützten 3D-Technik prototypmäßig entwickelt werden können. Alle Stücke, die an der UDE produziert werden, darf Prof. Witt gar nicht öffentlich zeigen, weil er sonst gegen das Verschwiegenheitsgebot gegenüber Firmen verstoßen würde, für die er das ein oder andere Werkstück, das zur Verbesserung eines Gesamtproduktes führen soll, entwickelt hat. Ein ganz wichtiger Bereich, in der 3D-Technik eingesetzt wird, ist die Medizintechnik.
Prof. Witte geht davon aus, dass sich zum Beispiel die Zahnmedizin durch die neue Technik weiter stark verändern wird, da sie ganz individuelle Lösungen beim Zahnersatz möglich macht. Auch bei der Herstellung von Hüft- oder Kniegelenken könnten die neuen Verfahren eingesetzt werden. Nur sind sie bislang noch vergleichsweise teuer.
Prof. Witts Studenten können sicher sein, dass sie mit einer besonders zukunftsträchtigen Technologie vertraut gemacht werden, deren Möglichkeiten noch nicht ausgeschöpft sind. Dabei ist die Verbindung von Grundlagenforschung mit der Praxis zweifach wegweisend: Während man bei Auftragsarbeiten natürlich weiß, wohin der Weg führt, kann die Grundlagenforschung noch unbekannte Dimensionen eröffnen. Dazu gehört beispielsweise das Herstellen von Werkstoffteilen aus verschiedenen Materialien, die bislang noch nicht kombiniert wurden. Das Resultat könnte ein neuartiger Kabelhalter sein oder auch etwas, das wir bislang noch nicht kennen und das die Welt, in der wir leben, schöner, sicherer oder gesünder macht.
