Innovative Hilfe mit AM: 3D-Druck bei gemeinnützigen Organisationen

Weltweit gibt es heute fast 10 Millionen gemeinnützige Organisationen (nonprofit organizations). Allein in den Vereinigten Staaten gibt es 1,5 Millionen registrierte 501(c)(3)-Organisationen, deren Ziele auf altruistische oder humanitäre Zwecke ausgerichtet sind. Von kleinen Basisgruppen bis hin zu großen, multinationalen Programmen, die auf der ganzen Welt tätig sind, können gemeinnützige Organisationen viele Formen annehmen und je nach den Bedürfnissen ihres Umfelds eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen. Auch die Bereiche, in denen sie tätig sind, sind breit gefächert und reichen von der Interessenvertretung über Lebensmittelsicherheit, medizinische Hilfe und Recht bis hin zur additiven Fertigung im Bauwesen, wo der 3D-Druck dank gemeinnütziger Organisationen zum Bau von Häusern und Schulen eingesetzt wird.

Tatsächlich spielen diese Gruppen in vielen Gemeinden auf der ganzen Welt eine große Rolle und haben auf eine Art und Weise geholfen, wie es Regierungen und gewinnorientierte Einrichtungen nicht geschafft haben. Allerdings arbeiten gemeinnützige Organisationen, wie ihr Name und ihre Natur schon andeuten, oft mit sehr knappen Budgets und kleinen Teams aus engagierten Mitarbeitern und Freiwilligen. In einem Bericht von Fitch Ratings aus dem Jahr 2022 wurde festgestellt, dass gemeinnützige Gesundheitsorganisationen eine Betriebsmarge von nur 0,2 % aufweisen. Diese knappe Bilanz bedeutet, dass die Organisationen oft Schwierigkeiten haben, die zur Erfüllung ihrer Aufgaben erforderlichen Ressourcen zu finden. Hier kommt der 3D-Druck ins Spiel, der für eine Vielzahl von Technologien und Branchen die Vorteile niedrigerer Kosten, weniger Personal- und Schulungsaufwand und die Möglichkeit bietet, nach Bedarf zu produzieren, anstatt mit ständiger Knappheit und Überschuss zu arbeiten. Ganz zu schweigen von der Beseitigung von Hindernissen in der Logistik und der Lieferkette sowie von den geringeren Betriebskosten für Material und Energie.

Der 3D-Druck bietet innovative Lösungen, die die Produktivität steigern und die Kosten senken.

Die 3D-Drucktechnologie hat das Potential, den gemeinnützigen Sektor zu revolutionieren, indem sie kosteneffiziente und qualitativ hochwertige Lösungen bietet und so die Effektivität und Kapazität von gemeinnützigen Organisationen erhöht. Wir können bereits beobachten, wie 3D-Druck-basierte Non-Profit-Organisationen in verschiedenen Branchen entstehen und von diesen Fachleuten können wir etwas über die tatsächlichen Auswirkungen des 3D-Drucks in Non-Profit-Organisationen, die Vorteile, die er mit sich bringt, Verbesserungsmöglichkeiten sowie ihre Expertenmeinungen zur Zukunft der 3D-Drucktechnologie im Non-Profit-Bereich erfahren. In diesem Artikel werden wir die verschiedenen Anwendungen des 3D-Drucks in gemeinnützigen Organisationen untersuchen und Einblicke von den Fachleuten erhalten, die 3D-Druck nutzen, um ein besseres Verständnis für das Potential des 3D-Drucks als Mittel zur Verbesserung der humanitären Bemühungen auf der ganzen Welt zu erlangen.

Gemeinnützige Organisationen ermöglichen Zugang zu 3D-gedruckten Prothesen

Woran können wir nun den Einsatz von AM bei gemeinnützigen Organisationen festmachen? Nun, eine der ersten und nachhaltigsten Formen des 3D-Drucks für gemeinnützige Zwecke ist der Bereich der barrierefreien Prothetik. Einem Marktbericht aus dem Jahr 2022 zufolge können herkömmlich hergestellte Prothesen zwischen 1.500 und 8.000 US-Dollar kosten, während eine 3D-gedruckte Prothese, die dieselbe Funktion erfüllt, nur 50 US-Dollar kosten kann. In Verbindung mit den Fortschritten im 3D-Druck mit Hochleistungspolymeren bedeutet dies, dass 3D-gedruckte Prothesen für einen Bruchteil der Kosten haltbarer und langlebiger sein können.

Nach dem frühen Erfolg des Robohand-Projekts, einem der ersten Programme, bei dem die künftigen e-NABLE-Gründer mit dem 3D-Druckerhersteller MakerBot zusammenarbeiteten, um 3D-gedruckte Prothesenmodelle zu entwickeln und auszutauschen, wurden viele Türen geöffnet und es wurde deutlich, wie der 3D-Druck eingesetzt werden kann, um etwas zu bewirken. Besonders wichtig ist dabei die Zugänglichkeit. Die Möglichkeiten des 3D-Drucks für die Produktion vor Ort haben vor allem in Gebieten mit schlechterem Zugang zu medizinischer Versorgung, z. B. in Kriegsgebieten, einen echten Unterschied gemacht.

Heute machen gemeinnützige Organisationen, die sich mit additiv gefertigten Prothesen beschäftigen, einen großen Teil der gemeinnützigen Organisationen aus, die den 3D-Druck einsetzen. Von Konfliktgebieten wie der Ukraine, wo gemeinnützige Organisationen den 3D-Druck zur Unterstützung von Soldaten und Kriegsopfern einsetzen, bis hin zur Unterstützung lokaler Gemeinschaften in den Vereinigten Staaten und darüber hinaus. Durch die geringeren Kosten des 3D-Drucks und die Freiheit bei Design, Anpassung und verwendeten Materialien wurde die Prothetik schnell zu einem Schwerpunkt für die additive Fertigung in der gemeinnützigen Arbeit.

Für die in Orlando ansässige gemeinnützige Organisation Limbitless Solutions erklärt der Geschäftsführer Dr. Albert Manero: „Der 3D-Druck ist ein wertvolles Werkzeug für die schnelle Erstellung von Prototypen, was die Projektentwicklung beschleunigt. […] 3D-gedruckte Teile haben, wenn sie optimiert wurden, ein hohes Leistungsniveau.“ Dies zeigt, dass der 3D-Druck mit seinen traditionell hergestellten Gegenstücken mithalten oder diese sogar übertreffen kann und dass selbst bei gemeinnützigen Organisationen die Trends des AM-Marktes die Produktion beeinflussen. Dr. Manero fährt fort: „Limbitless Solutions setzt den 3D-Druck seit dem ersten Tag als ein Werkzeug in unserem Designprozess ein. Wir verwenden ihn nicht nur für Endteile, sondern auch für die Formgebung von Prototypen und als Positivform für die Thermovakuumformung.“

3D-gedruckte Prothesen können Kindern zu einem Bruchteil der Kosten zu mehr Barrierefreiheit verhelfen. (Bild: Limbitless Solutions)

Vereinfachung und Rationalisierung durch 3D-Druck

Natürlich ist die Prothetik nur ein Teil des Puzzles von 3D-Druck in gemeinnützigen Organisationen. Mit der fortschreitenden Entwicklung der 3D-Drucktechnologie haben wir gesehen, dass die Möglichkeiten für ihre Ausweitung weltweit zunehmen, da Organisationen die Vorteile von Prototyping und bahnbrechenden Designlösungen nutzen. Die Lösungen können in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, von der Deckung des Bedarfs an Prothesen und 3D-gedruckter medizinischer Ausrüstung in Kriegsgebieten bis hin zur Rationalisierung und Vereinfachung von Prozessen, mit dem Ziel, den kompletten 3D-Druck von Prothesen bequem von zu Hause aus zu ermöglichen. Neben der Prothetik nutzen auch gemeinnützige Organisationen die 3D-Drucktechnologie für die Herstellung verschiedener medizinischer Geräte, darunter Hörgeräte für Kinder (3DP4ME), Erste-Hilfe-Ausrüstung sowie Prototypen für Bildungs- und medizinische Forschungszwecke.

Die Vorteile gehen über ein einzelnes Produkt hinaus: Da viele 3D-Druck- und Maker-Designs online, oft kostenlos oder als Open-Source verfügbar sind, können die Dateien praktisch überall auf der Welt auf Abruf gedruckt werden. Dies ist bei mehreren Organisationen der Fall, darunter Glia, das Open-Source-Entwürfe verwendet, auf die ohne zusätzliche Kosten oder Zugangsbeschränkungen zugegriffen, verändert und verbessert werden können. Obwohl es sich technisch gesehen nicht um eine gemeinnützige Organisation handelt, arbeitet Glia ähnlich und erfüllt viele der gleichen Kriterien wie gemeinnützige Organisationen.

Das Team von Glia erklärte uns: „Der 3D-Druck bietet die einzigartige Möglichkeit, schnell zwischen verschiedenen Produkten zu wechseln, oder es können mehrere Artikel gleichzeitig gedruckt werden, um spezifische oder dringende Bedürfnisse zu erfüllen. Das Konzept des Druckens auf Anfrage macht die Massenproduktion und die Lagerhaltung (und die damit verbundenen Kosten) überflüssig, rationalisiert den Produktionsprozess und ermöglicht eine schnelle Reaktion mit kürzeren Durchlaufzeiten.“ Und nicht nur die Produktion ist beim 3D-Druck effizienter, sondern auch die menschliche Seite wird entlastet.

Field Ready hat den 3D-Druck in Gebieten auf der ganzen Welt eingesetzt, z. B. im Südpazifik. (Bild: Field Ready)

Glia erklärt: „Die Bedienung eines 3D-Druckers erfordert nur eine minimale Schulung, was ihn zu einer idealen Technologie für die Einbindung in verschiedene Umgebungen macht. Diese Benutzerfreundlichkeit erhöht die Anpassungsfähigkeit der 3D-Drucktechnologie innerhalb von gemeinnützigen Organisationen und ermöglicht es ihnen, ihre Vorteile ohne umfangreiche Schulungsanforderungen zu nutzen.“

Auch wenn es vielleicht noch unerreichbar ist, das Niveau der industriellen additiven Fertigung in großen Stückzahlen zu erreichen, hat der 3D-Druck seine Effektivität und Bequemlichkeit bei der Arbeit vor Ort bewiesen, was auch Dr. Eric James von Field Ready bestätigt: „Der 3D-Druck ist ein unglaublich vielseitiges und flexibles Werkzeug, das gut funktioniert, wenn komplexe Teile in kleiner Anzahl benötigt werden. Die relativ geringen Kosten und die einfache Anwendung haben [ihn] zu einem transformativen Werkzeug gemacht.“

3D-Druck hilft gemeinnützigen Organisationen, anderen zu helfen

Field Ready ist eine weitere gemeinnützige Organisation, die die Technologie nutzt, um Prototypen und 3D-Drucke in Kleinserie in Katastrophengebieten zu erstellen. Sie verfügt über ein breites Repertoire an 3D-gedruckten Gegenständen für die Bedürfnisse der Gemeinden, denen sie hilft, von 3D-gedruckten medizinischen und sanitären Stationen bis hin zu Spielzeug und 3D-Druck Service. Wie 3D-gedruckte Prothesen bieten die im 3D-Druckverfahren hergestellten Teile einen erheblichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Materialien in Bezug auf Kosten, Verfügbarkeit und Betrieb und versprechen gleichzeitig hohe Qualität und Haltbarkeit.

Auch Glia bietet innovative Lösungen in Form von 3D-gedruckten Wundschnellverbänden und Stethoskopteilen. Hier haben sie interessante Ergebnisse erzielt: „Wir haben für unser Stethoskop bewusst ein Modell der Selbstmontage gewählt. Im Laufe der Zeit haben wir beobachtet, dass Personen, die sich aktiv am Montageprozess beteiligen, indem sie beispielsweise ihr eigenes Stethoskop zusammenbauen, eine engere Verbindung zu ihrem Gerät entwickeln. Auch wenn viele anfangs skeptisch sind, weil sie denken, dass ein Bausatz aus 3D-gedruckten Kunststoffteilen ein minderwertiges Produkt ergibt, [erkennen] die Nutzer häufig, dass Kunststoffkomponenten und günstige Preise keine Kompromisse bei der Qualität erfordern.“

Komponenten für ein 3D-gedrucktes Stethoskop (Bild: Glia)

Die Rolle des 3D-Drucks bei gemeinnützigen Organisationen erhält einen zusätzlichen Aspekt, der den humanitären Charakter der Organisationen, die ihn nutzen, am besten widerspiegelt. In einem früheren Interview mit 3Dnatives erklärte der Geschäftsführer von Field Ready, Dr. Eric James, die Ziele seiner Organisation im Hinblick auf die „humanitäre Herstellung“, die die Förderung eines Umfelds von Einzelpersonen und Organisationen beinhaltet, die sich um die Verbesserung der lokalen Produktion, Reaktion, Widerstandsfähigkeit, Inklusion und Gemeinschaft bemühen.

Die Aufgabe, Fachleute und Organisationen aufzubauen, die sich mit dem 3D-Druck auskennen und den Anforderungen der gemeinnützigen Arbeit gerecht werden können, kann eine schwierige Aufgabe sein, aber die Verbreitung des Bewusstseins für diese Technologie ist der Schlüssel zu ihrer weiteren Nutzung. Dr. James erklärt: „Es gibt immer noch relativ wenig Wissen über den 3D-Druck. Die meisten Menschen, die nicht in der Herstellung tätig sind, wissen nicht, welche Möglichkeiten und welchen Nutzen diese Technologie bietet. Wir versuchen, die Menschen aufzuklären und ihnen zu vermitteln, dass dies ein nützliches Werkzeug in den Bereichen ist, in denen wir Hilfe leisten.“

Der Aspekt der Kooperation und Zusammenarbeit ist einer der Trümpfe, die gemeinnützige Organisationen in der Hand haben. Organisationen, die sich zusammenschließen, um Informationen oder Ressourcen gemeinsam zu nutzen, haben oft den Vorteil, dass sie über eine größere Reichweite, mehr Erfahrung und ein tieferes Fachwissen über die Technologie, die Menschen und das Umfeld verfügen. Es gibt zwar viele Beispiele für gemeinnützige Netzwerke, die nicht mit dem 3D-Druck zu tun haben, aber es ist spannend zu sehen, wie die gleichen Möglichkeiten mit dem 3D-Druck Gestalt annehmen. „Offenheit fördert die internationale Zusammenarbeit“ , erklärt das Glia-Team, „der Austausch von Wissen und die Förderung der Zusammenarbeit sind eine bemerkenswerte Errungenschaft in der dynamischen Schnittmenge von 3D-Druck, Open-Source-Initiativen und gemeinnützigen Bestrebungen.“

Zu überwindende Hürden

Auch wenn die Zukunft viele aufregende Dinge für AM und seine Verwendung im gemeinnützigen Bereich bereithält, gibt es immer noch bestimmte Hürden, die überwunden werden müssen und die, sobald sie überwunden sind, die Annahme und den Fortschritt der Technologie auf der ganzen Welt beschleunigen können. Der wichtigste Aspekt, den es zu beachten gilt, ist, dass der Einsatz des 3D-Drucks im gemeinnützigen Bereich noch recht neu ist und mehr Zeit und Bewusstsein benötigt, um sich vollständig zu entwickeln.

Dr. James weist darauf hin, dass „es nicht nur ein technisches Problem damit gibt, dass der 3D-Druck einfach noch nicht so weit verbreitet oder so einfach zu nutzen ist, wie manche vorausgesagt hatten, sondern dass es auch institutionelle Hindernisse gibt. Es gibt eine Tendenz zu zentralisierten Lieferketten, was eine erhebliche Herausforderung für die Lokalisierung darstellt“. Die größten Probleme ergeben sich bei entfernten Einsätzen, wo der Zugang zu weiteren Ressourcen schwierig sein kann. Schulungen und die Verbreitung von Informationen können in dieser Hinsicht helfen, aber es braucht mehr Zeit, um die Akzeptanz traditioneller Produktionsmethoden zu erreichen.

Das Glia-Team sieht das ähnlich und versucht, das Stigma der Kunststoffkomponenten im Kontext der ökologischen Nachhaltigkeit zu überwinden: „Eine der größten Herausforderungen, auf die wir stoßen, ist das vorherrschende Stigma, das Kunststoffen anhaftet, da Plastik oft als billig und wegwerfbar wahrgenommen wird. Die Überwindung dieses Missverständnisses ist von entscheidender Bedeutung, da es die Akzeptanz von 3D-gedruckten medizinischen Geräten behindert. Wir sind uns der Umweltprobleme bewusst, die mit Einwegkunststoffen verbunden sind, betonen aber, dass Kunststoffe, wenn sie verantwortungsvoll eingesetzt werden, zu positiven Ergebnissen beitragen können. Klinische Tests belegen die Leistungsfähigkeit von 3D-gedruckten Produkten, während physikalische Tests ihre Qualität und Haltbarkeit unterstreichen. Durch diese Bemühungen engagieren wir uns aktiv in der öffentlichen Aufklärung, indem wir ein Modell für die Verwendung von Kunststoffen nach dem Motto „Gut gegen Böse“ fördern, das darauf abzielt, die Wahrnehmung zu verändern und in der Gesellschaft Akzeptanz zu schaffen, um letztlich die Vorstellung zu zerstreuen, dass Kunststoffe von Natur aus negativ und wegwerfbar sind.“ Auch dies ist ein Bereich, in dem diejenigen, die in der 3D-Druckbranche tätig sind, mehr Wissen über die Umweltauswirkungen verschiedener Polymere, Filamente und anderer 3D-Druckmaterialien haben .

Sensibilisierung, Schulung und Ausbildung sind wichtige Schritte zum Aufbau von Netzwerken für den 3D-Druck in Gemeinden auf der ganzen Welt. (Bild: Field Ready)

Letztlich werden Aufklärung und Sensibilisierung am meisten dazu beitragen, den Einsatz des 3D-Drucks in der Non-Profit-Industrie zu fördern und einen internationalen Konsens zu erreichen. Selbst im Rahmen der „humanitären Bemühungen“ von Field Ready erklärt Dr. James die Aufgabe: „Field Ready ist ein Pionier in diesem Bereich und hat hart daran gearbeitet, Gruppen und Interessen zusammenzubringen. Eine Reihe unserer Initiativen hat zu umfassenderen Bemühungen beigetragen, während wir uns bemühen, anderen ein guter Partner zu sein. Eine der Herausforderungen besteht darin, dass die humanitäre Hilfe einen echten Hybridbereich darstellt, der sein volles Potential noch nicht erreicht hat. Jede Partnerschaft ist Teil einer umfassenderen Bemühung, diesen transformativen Ansatz zur allgemeinen Anwendung zu bringen. Trotz der Herausforderungen bleibt er jedoch optimistisch und kommt zu dem Schluss : „Die Verbesserungen zeigen, dass sich das Potential im Laufe der Jahre durchgesetzt hat.“

Auch das Glia-Team blickt positiv in die Zukunft der Branche: „Wir beobachten ein wachsendes Interesse anderer, die unser Geschäftsmodell erkunden und versuchen, es an verschiedenen Orten auf der Welt zu replizieren. […] eine Volksbewegung macht unsere Vision, unsere Mission und die Qualität und das Potential gut konzipierter und umgesetzter 3D-gedruckter Produkte bekannt. Diese sich entwickelnde Perspektive führt zu einer zunehmenden Akzeptanz dieser Produktionsmethode gegenüber traditionellen Ansätzen.“

Ein Blick in die Zukunft des gemeinnützigen 3D-Drucks

Die Zukunft der additiven Fertigung verspricht bereits einige aufregende Durchbrüche in allen Branchen, einschließlich der Medizin, der Werkstofftechnik und der mikroskopischen Konstruktion. Die Innovation in der gesamten Branche spiegelt sich jedoch auch in den gemeinnützigen Organisationen wider, die diese 3D-Drucktechnologien einsetzen. Eine der häufigsten Antworten, die wir erhalten haben, bezieht sich auf das Wachstum des gemeinnützigen 3D-Drucks als Ganzes, wobei neue Entwicklungen die operativen Kapazitäten bestehender Organisationen erweitern und gleichzeitig den Fachleuten in diesem Bereich die Möglichkeit geben, ihre technischen Fähigkeiten zu verbessern. „Qualität und Konsistenz sind zwei vorrangige Faktoren“, bemerkt Dr. Manero.

Das Team von Glia formuliert unterdessen seine Ziele für das künftige Wachstum: „Wir sind bestrebt, unser Fachwissen zu nutzen, um unseren humanitären Einfluss zu vergrößern, insbesondere indem wir intern von grundlegenden zu fortschrittlicheren medizinischen Geräten übergehen. Diese Entwicklung ist ein wichtiger Meilenstein, da sie den Zugang zu komplexen Diagnose- und Behandlungsgeräten in Regionen mit niedrigem bis mittlerem Einkommen weltweit erleichtert.“

Qualität und Konsistenz werden auch in Zukunft die Triebfedern für die Dienstleistungen sein, die gemeinnützige 3D-Druckereien anbieten. (Bild: Limbitless Solutions)

Ein weiterer interessanter Faktor, der bei der Nutzung der 3D-Drucktechnologie in gemeinnützigen Organisationen zu berücksichtigen ist, ist die Möglichkeit, Reparaturen privat durchzuführen, ohne dass die Techniker des Unternehmens und lizenzierte Produkte in Anspruch genommen werden müssen. Über dieses Konzept wird in der gesamten Welt der Technologie, einschließlich des 3D-Drucks, zwischen Herstellern und ihren Kunden debattiert. Während der Vorschlag in Regierungen auf der ganzen Welt zur Debatte steht, ist es unbestreitbar, dass das Recht für gemeinnützige Organisationen, die mit schmalen Budgets arbeiten, von unschätzbarem Wert wäre.

Glia erklärt sein Interesse an diesem Thema: „Diese [Recht auf Reparatur]-Bewegung gibt der Reparatur den Vorrang vor dem Ersatz und zielt darauf ab, Reparaturen erschwinglicher zu machen, was zu einer nachhaltigeren Wirtschaft und zur Verringerung von Abfällen führt. Glia beteiligt sich aktiv an einem Projekt, das mit dieser Bewegung in Einklang steht und sich auf die Wiederherstellung nicht mehr funktionsfähiger und veralteter medizinischer Geräte konzentriert, für die es einfach keine Ersatzkomponenten gibt. […] Vor Ort entworfene und hergestellte Ersatzkomponenten, oft unter Verwendung von 3D-Designsoftware und 3D-Druckern, hauchen wichtigen Geräten in Regionen, in denen der einfache Zugang zu solchen Ressourcen ein Luxus ist, neues Leben ein. Dieser Trend geht über das Gesundheitswesen hinaus und zeigt das Potential des 3D-Drucks auf, in verschiedenen Sektoren in einkommensschwachen Regionen weltweit, die von gemeinnützigen Organisationen betreut werden, eine wichtige Rolle zu spielen.“

Die Entwicklung der additiven Fertigungsindustrie als Ganzes stimmt optimistisch, was den Einsatz des 3D-Drucks für das Gute angeht, um einige der dringendsten Bedürfnisse zu erfüllen, mit denen die Menschen in ihrem täglichen Leben konfrontiert sind. Wir können bereits die Wirksamkeit des 3D-Drucks mit einer Mission erkennen und dank bahnbrechender Organisationen können wir uns einen Tag vorstellen, an dem der 3D-Druck es Menschen auf der ganzen Welt ermöglicht, die Hilfe zu bekommen, die sie brauchen, wenn sie gebraucht wird.

Mit den Fortschritten der additiven Fertigungstechnologie steigen auch die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks für gemeinnützige Organisationen.

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*Titelbildnachweis: Field Ready