Metall 3D-Druck im Aufschwung Teil 2: Gesundheitswesen und Architektur

In unserem vorherigen Blog diskutierten wir die aktuellen Anwendungsfälle des Metall-3D-Drucks in der Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Automobilindustrie sowie das Wachstum, das Metall-AM-Technologien in diese Sektoren bringen. Dieser Beitrag konzentriert sich auf das Gesundheitswesen und die Architektur, die beiden anderen Bereiche, die durch die Anwendung von Metall-AM grundlegend verändert werden.

Ein genauerer Blick auf den Metall AM Markt

Obwohl die Automobilindustrie zur Zeit der öffentlich sichtbarste Anwender von AM-Technologien ist, wird die Branche des Gesundheitswesens die Automobilindustrie bei der Nutzung von Metall-AM im Laufe der nächsten acht Jahre übertreffen. Der Umsatz im Gesundheitswesen mit Metall-AM verdoppelt sich alle drei Jahre. Ab dem Jahr 2020 wachsen die 3D-Einnahmen im Gesundheitswesen konsequent um mehr als das Doppelte, im Gegensatz zur Situation im Automobilbereich.

Graphic of the Growth of the US 3D Metal Printing Market


Bildquelle:
Grand View Research

Innovative 3D-Metallanwendungen im Gesundheitswesen

Im Gesundheitssektor sind die Massenanpassungsvorteile von Metall 3D-Druck am wichtigsten, denn diese neue Technologie ermöglicht die Individualisierung von Produkten, die am besten mit der Einzigartigkeit des menschlichen Körpers zusammen passt. In der Tat hat diese Industrie allein über 30% der Metall-AM-Marktanteile, aufgrund der wachsenden Auslastung von Implantaten, maßgeschneiderten medizinischen und chirurgischen Geräten wie Kronen und Brücken. 

Darüber hinaus ermöglicht die Metall-Additiv-Fertigung faszinierende Innovationen im Gesundheitswesen, die sonst nicht möglich wären, während gleichzeitig die medizinischen Erfolgsquoten verbessert wurden. Beispielsweise konnten die Forscher an der North Carolina State University und der University of North Carolina die Akzeptanz von Stiften, die im menschlichen Körper implantiert wurden, verbessern, weil auf den Stiften der künstlichen Gliedmaße das Entwerfen und Bedrucken von feinen Oberflächentexturen möglich ist.

3D Printed, Texturized Metal to be Used for Bone Implants

Bildquelle: 3D Printing and Additive Manufacturing Journal

Diese komplexen Texturen stellen die tatsächliche Knochenstruktur wieder her und reduzieren insgesamt die körpereigenen natürlichen Reaktion, um fremdes Material anzustoßen. Metall-3D-Druck hat es den Forschern auch ermöglicht, einen Knochenbohrer mit einem internen Kühlsystem zu so konstruieren, dass Gewebeschäden verhindert werden sowie einen kleinen Herzstabilisator, der vor allem als Lösung für Schlüsselloch-Herzoperationen entwickelt wurde.

Die derzeitige Ausnutzung des Bereichs der sich entwickelnden Metalladditivindustrie im Gesundheitswesen ist ein Beweis dafür, dass diese Technologie auch den medizinischen und zahnärztlichen Bereich weiter vorantreiben wird.

Individualisierte Architektur mit Metall AM

In der Zeitschrift Fabricate 2017 werden die Vorteile des Metall-3D-Drucks zur Schaffung alternativer Strukturtechniken vorgestellt. Der Gesamtvorteil der Nutzung von Metall-AM in Design und Produktion im Architektursektor liegt wieder in der Individualisierung der Branche. Die meisten hochkarätigen Projekte sind einzigartig und erfordern komplexe Bauelemente, die von der Massenanpassung profitieren können, um mühsame Produktions- und Montageprozesse zu reduzieren.

3D Printed Sculptures at the McGovern Institute

     Bildquelle: McGovern Institute

Zwei architektonische Projekte wurden im oben genannten Artikel untersucht, um die Auswirkungen der Metall-3D-Druckauslastung zu bewerten: Ein skulpturales und ein strukturelle Projekt. Das skulpturale Projekt, genannt "Schwerpunkt", wurde von Ralph Helmick für das MIT McGovern Institut für Gehirnforschung in Cambridge, MA, USA, abgeschlossen. Bei der Produktion von "Schwerpunkt" ermöglichte der Metall-3D-Druck einen effizienteren Arbeitsablauf und verwendete Leichtbaukonstruktionen, die nur durch die AM-Produktion erreichbar sind, um sicherzustellen, dass die Skulptur ihre Gewichtsbeschränkungen erfüllt. Letztlich wurde das Projekt viel kostengünstiger abgeschlossen, als wenn es mit traditionellen Methoden fertiggestellt worden wäre.

Das strukturelle Projekt, ein zweistöckiger Eingangspavillon in einem Bürogebäude in Nord-Massachusetts, wurde vom Architekturbüro NADAAA in Boston durchgeführt. Metall-3D-Druck war auch für dieses Projekt die effektivste Produktionsoption, denn das Design war geometrisch so komplex, dass es eine Vielzahl einzigartiger, unterschiedlicher, aber dennoch struktureller Komponenten benötigte. Jede Komponente wurde aus einem 3D-Modell hergestellt, ohne dass zusätzliche Bearbeitungskosten oder verlorene Zeit für das Umrüsten erforderlich waren.

Insgesamt sind die Vorteile der Metall-Additiv-Fertigungstechnologien direkt auf die Bedürfnisse der Architekturindustrie abgestimmt, die sich immer auf kundenspezifischere Gebäude konzentriert. Metall-3D-Druck wird neue Produktionsstrategien zur Verbesserung der Kosteneffektivität und Effizienz bei Bauvorhaben bieten.

Metall-3D-Druck verzeichnet ein symbiotisches Wachstum

Turbine Fins produced using Additive Manufacturing by SiemensBildquelle: Siemens

Der Fortschritt im Metall-3D-Druck erreicht ein Wachstum in allen verarbeitenden Sektoren. Aber dieses industrielle Wachstum fördert gleichzeitig auch die Technologieentwicklung im Metall-AM. Am eindeutigsten ist dies zu erkennen in der Entstehung eines immer umfangreicheren Katalogs von Metallmaterialien, die für die 3D-Produktion zur Verfügung stehen. Zum Beispiel werden Nickel-basierte Produktionstechnologien schnell zu den zweitwichtigsten Materialstrategien im Metall-3D-Druck, angetrieben durch Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in der Öl-, Gas- und Automobilindustrie sowie im Gesundheitswesen.

Das schnell vorrückende Feld des Metall-3D-Drucks sorgt für wachsende Chancen für die traditionelle Fertigung in jedem Sektor, um in die Industrie 4.0 einzutreten. Erfahren Sie mehr darüber, wo der 3D-Druck den größten Einfluss für die Bereiche Gesundheitswesen und Architektur ausüben kann, oder lesen Sie den Einfluss von Metall-AM auf den Luft-, Raumfahrt- und Automobilsektor in unserem vorherigen Blog.

Themen: Architektur Additive Fertigung Gesundheitswesen Metal 3D Druck

3YOURMIND_Logo.png


Sie interessieren sich für die neuesten Trends und Erkenntnisse über 3D-Druck?