3D-Druck im Bildungsbereich: Mit Mark3D gelingt die Integration

Wie wichtig es ist als Bildungseinrichtung am Puls der Zeit zu bleiben, wurde erst kürzlich anhand der Pandemie ersichtlich. Schulen und Universitäten, welche zu den Vorreitern in puncto Digitalisierung zählen, konnten ihren Lehrenden in dieser Zeit eine bessere Betreuung im Digitalunterricht bieten. Und auch wenn einige deutsche Schulen und Universitäten diesbezüglich einen Nachholbedarf haben, sind digitale Geräte wie Computer oder interaktive Tafeln in den Klassenzimmern nicht mehr wegzudenken. Genau wie sich diese in den letzten 20 Jahren schrittweise in den Klassenzimmern etabliert haben, finden sich erfreulicherweise auch zunehmend mehr 3D-Drucker in Deutschlands Schul- und Ausbildungsstätten. Damit können Schüler und Studenten ihr theoretisches Wissen der MINT-Fächer praktisch anwenden und werden zeitgemäß auf den heutigen und zukünftigen Arbeitsmarkt vorbereitet. Weil die Integration neuer Technologien in bestehende Strukturen jedoch häufig eine Herausforderung für die Bildungsbeauftragten darstellt, steht Mark3D deutschen Schulen, Universitäten, Makerspaces und Fablabs beratend zur Seite. Mit den high-end 3D-Druckern von Markforged kann Mark3D sowohl Grundschulen als auch Fachlabore von Universitäten entsprechend ihrer Bedürfnisse ausrüsten. 

Die EIGER-Software von Markforged (Bildnachweis: Mark3D)

Die additive Fertigung stellt eine wesentliche Schlüsseltechnologie für die Industrie 4.0 dar und ist ein kritischer Treiber für die Innovationskraft deutscher Unternehmen. Denn additive Fertigung bedeutet für Unternehmen: Verfügbarkeit. Unabhängigkeit. Innovation. Der Einsatz von 3D-Druckern beschränkt sich dabei längst nicht mehr auf Hochtechnologie-Branchen, sondern ist darüber hinaus besonders stark im Konsumgüterbereich und im Baugewerbe vertreten. Außerdem werden bis 2022 rund 50% aller deutschen Unternehmen den 3D-Druck zur Produktion von Endprodukten einsetzen. Neben der Technologie selbst, ist daher die Qualifizierung von Fachkräften entscheidend für die Durchsetzung der additiven Fertigung in der Produktion. Experten schätzen, dass es bis zum Ende des Jahrzehnts zu einem erheblichen Fachkräftemangel von über 2 Millionen Arbeitsplätzen in der Industrie kommen wird. Es gibt daher zunehmend mehr Initiativen von Seiten des Bundes sowie der Unternehmen, mit welchen es gelingen soll diesen Trend als Chance für die deutsche Wirtschaft zu nutzen. Den Herstellern und Dienstleistern des 3D-Drucks kommen demnach eine bedeutende Rolle zu, wenn es darum geht den Arbeitsmarkt auf die Etablierung der additiven Fertigung vorzubereiten. Mark3D widmet sich mit den Produkten von Markforged genau diesem Auftrag, wie die folgenden Anwendungsbeispiele aus der Praxis verdeutlichen.

Benutzerfreundliche Handhabung dank Plug & Play

Mit Carbon-Endlosfaser werden Festigkeiten von Aluminium erreicht (Bildnachweis: Mark3D)

Die Hochschule Niederrhein (HSNR) in Nordrhein-Westfalen wurde von Mark3D beispielsweise mit dem Mark Two, den 3D-Drucker für Kohlefaser von Markforged ausgestattet. Julia Kessler, Lehr-Professorin an der HSNR, begründet ihre Entscheidung wie folgt: „Neben einem bestehenden MakerSpace mit diversen 3D-Druckern war es mein Ziel, den FFF-Druck über die von Markforged patentierte CFF-Technologie stärker aufzustellen und die nächsten Schritte in Richtung Metall 3D-Druck zu gehen.“ Beim FFF-Druck handelt es sich um die Schmelzschichtung, die wohl populärste und kostengünstigste 3D-Drucktechnologie. Julia Kessler fügt dem hinzu, dass die FFF-Technologie gerne belächelt werde, jedoch völlig zu unrecht, da mit dem Mark Two extrem stabile und haltbare Teile produziert werden könnten. Auch die Materialauswahl sei hierbei groß: Neben dem Basismaterial Onyx können über eine zweite Düse im Druckkopf Endlosfasern aus Carbonfaser, Glasfaser, Kevlar und HSHT-Glasfaser in ein Bauteil eingelegt werden. Onyx ist ein technischer Thermoplast, der feste und präzise Bauteile liefert und 1,4 Mal steifer als ABS ist. Bauteile aus Onyx in Verbindung mit einer Carbon-Endlosfaser erreichen Festigkeiten von Aluminium. Sie können also hochstabile Bauteile fertigen, die Sie bisher zerspanen müssen, aber nicht zerspanen wollten. „Carbon und Glasfaser, ermöglicht es, in hochfesten Anwendungsbereichen aktiv zu werden und Industriepartner zu gewinnen, die bisher mit dem reinen FFF-Druck nicht überzeugt werden konnten.“, erklärt Julia Kessler weiter. 

Für Bildungseinrichtungen spielen Zeit, Kosten und Benutzerfreundlichkeit eine große Rolle. Für Markforged kein Problem: Die 3D-Drucker sind intuitiv und funktionieren tatsächlich nach dem Plug & Play Prinzip.  Mit dem Mark Two kann die Hochschule Niederrhein verschiedene Projekte umsetzen. Dazu zählen nicht nur Bachelorarbeiten und Studienprojekte, sondern auch kleine Studien und Versuche. Das Hauptziel ist jedoch, Studierende mit der additiven Fertigung vertraut zu machen und zukunftsrelevante Forschungsthemen in industrielle Anwendungsbeispiele umzuwandeln. Laut Julia Kessler läuft diese Mission bisher erfolgreich: „Studierende empfinden den Umgang mit dem 3D-Drucker und der Eiger-Software als sehr intuitiv und angenehm.“ Die EIGER-Software ist die hauseigene Softwarelösung von Markforged, wobei jedoch die 3D-CAD-Software Daten von nahezu allen Anbietern importiert werden können. Die HSNR ist auf jeden Fall überzeugt und plant weitere Schritte im Bereich des 3D-Drucks. Die neuartige Technologie soll zukünftig noch besser in der Hochschule integriert werden, damit neue Erfahrungen im Umgang mit faserverstärkten Bauteilen gesammelt, und neue Forschungsprojekte gestartet werden können. Deshalb hat Julia Kessler ein Auge auf den Metal X geworfen, der dank seiner einfachen und unkomplizierten Handhabung sehr gut in das Hochschul-Portfolio passen würde. 

Mit dem Mark Two produzierte Teile von der HSNR (Bildnachweis: Mark3D)

Metal X verfügt über erhöhte Sicherheitsvorkehrungen

In der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Mannheim (DHBW Mannheim) kommt das System des Markforged Metal X bereits zum Einsatz. Bei diesem handelt es sich um einen wirtschaftlichen und hochwertigen Metall-3D-Drucker, der im Schmelzschichtverfahren arbeitet. Für Schulen und Universitäten eignet sich die Maschine besonders gut. Das liegt daran, dass Markforged die Sicherheitsrisiken von konventionellen Metall-3D-Druckern eliminieren konnte: kein loses Pulver, keine Laser und keine notwendigen Sicherheitsvorkehrungen. Die Nutzung und Handhabung des Metal X stellt daher für Laien keine zusätzliche Herausforderung dar.

Die DHBW Mannheim beschäftigt sich bereits seit mehreren Jahren mit der additiven Fertigung und verfügt bereits über ein additives Fertigungslabor, das AddLab. Dort wird das System des Markforged Metal X eingesetzt, um reelle Bauteile aus Metall herzustellen, die in den industriellen Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik, Robotik, Automotive, Luftfahrt und Medizintechnik Verwendung finden. Außerdem kommt der Metall-3D-Drucker auch für komplexere Bauteile für die Serienfertigung zum Einsatz – aus einem ganz einfachen Grund: Durch die additive Fertigung können Teile mit z. B. inneren Wabenstrukturen gefertigt werden, was mit konventionellen Verfahren nicht möglich wäre. Studierende aus mehreren Studiengängen profitieren von den vielen Möglichkeiten, die ihnen das AddLab und die additive Fertigung bietet. So können sie unter anderem ihre Ideen und Projekte in Form von 3D-gedruckten Prototypen testen oder am PC konstruierte Bauteile für Forschungsprojekte herstellen. Der Hochschule liegt es besonders am Herzen, dass ihre Studenten den Umgang mit dem kompletten 3D-Drucksystem lernen, damit sie für das Berufsleben bestens vorbereitet sind und aktiv die Industrie 4.0 mitgestalten können.

Der Metal X (Bildnachweis: Mark3D)

Joachim Kasemann, Geschäftsführer von Mark3D, erklärt den Nutzen des 3D-Drucks im Bildungsbereich wie folgt: „Additive Fertigung und Bildung passen auf praktischer und strategischer Ebene perfekt zusammen. Auf der praktischen Seite eignen sich 3D-Drucker hervorragend für die Fertigung von Teilen in kleinen Stückzahlen, wie sie in Bildungseinrichtungen üblich sind – und Markforged bietet eine Lösung, die gleichermaßen leistungsfähig und zuverlässig ist. Auf der strategischen Seite ist das Fachwissen über die Fertigungssysteme, die in den kommenden Jahrzehnten die Innovation vorantreiben werden, eine der am besten vermarktbaren Fähigkeiten in der modernen Fertigung.“ Weitere Informationen zur Integration der Markforged Produkte in Bildungseinrichtungen finden Sie hier.

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*Titelbildnachweis: Hochschule Schmalkalden