Die Personalisierung von Konsumgütern mithilfe des 3D-Drucks
Es ist heutzutage nicht einfach, eine allgemeingültige Definition für Konsumgüter zu finden: von lebensnotwendigen Produkten wie Lebensmitteln, die man regelmäßiger kauft, bis hin zu langlebigen Konsumgütern wie Autos oder elektronischen Geräten ist die Liste lang. Eines ist sicher: das Konsumgut wird an den Endverbraucher verkauft, der eher auf der Suche nach einem Produkt ist, das seinen Wünschenentspricht. Und wenn es eine Herstellungsmethode gibt, die Optionen zur Personalisierung bietet, dann ist es der 3D-Druck. In manchen Fällen ermöglicht er sogar, den Verbraucher an der Gestaltung seines endgültigen Objekts zu beteiligen – zu erwähnen ist hier die Schuhbranche, wo ein Turnschuh entsteht, nachdem die Füße des Trägers gescannt wurden.
Dank der additiven Fertigung kann die Konsumgüterindustrie nicht nur maßgeschneiderte Produkte anbieten, sondern auch leistungsfähigere, bequemere, ästhetischere oder praktischere. Darin liegt der Mehrwert der additiven Fertigung: Er verbessert die Funktionalität eines Produkts und berücksichtigt gleichzeitig die Bedürfnisse des Endverbrauchers. Aber wie kann er konkret eingesetzt werden? Wir möchten Ihnen einige Beispiele aus führenden Branchen wie der Textil-, Schuh-, Brillen-, Kosmetik-, Sport- und Automobilindustrie vorstellen. Die Liste ist nicht vollständig, denn es gibt sehr viele Anwendungen auf dem Markt!
Auf das Gesicht und den persönlichen Geschmack zugeschnittene Brillen
Eine der spannendsten Anpassungen, die der 3D-Druck bei Konsumgütern bietet, ist die Möglichkeit, ein Produkt auf den eigenen Körper zuzuschneiden. Im Brillensektor können Sie mit Hilfe des 3D-Drucks Ihre eigene Brille oder Sonnenbrille nach Maß herstellen, indem Sie einen Scan Ihres Gesichts erstellen. Brillenhersteller, die diese Technologie anbieten, sind zum Beispiel die spanische Firma Horizons Optical oder die deutsche Youmawo. Das Verfahren ist einfach. Beide Hersteller scannen das Gesicht des Kunden in 3D, um biometrische Daten zu erfassen. Anschließend kann der Kunde die Brille mithilfe einer Software virtuell anprobieren und aus einer Reihe von Farb- und Designoptionen für das Gestell wählen. Die ausgewählten Brillen werden dann in 3D gedruckt, im Fall von Horizons Optical mit der MJF-Technologie von HP, während Youmawo auf die SLS-Technologie von EOS setzt. Der Vorteil der additiven Fertigung in diesem Sektor besteht darin, dass man in kurzer Zeit ein Produkt mit komplexeren Designs und leichteren, stärkeren Materialien erhält.
Der 3D-Druck von Schuhen
Wenn es um unsere Schuhe geht, dürfen wir neben Tragegefühl und Komfort auch nicht die Besonderheiten unserer eigenen Füße vergessen. Besonders die Tatsache, dass es unzählige Fußformen und -verformungen gibt, macht es für manche Personen äußerst schwer, das passende Paar Schuhe zu finden. Hierbei kommt der 3D-Druck ins Spiel, der es erlaubt, Schuhe zu personalisieren – und es gibt bereits einige Beispiele, die beweisen, wie wichtig das für unsere Füße ist! So konzipierte beispielsweise eine Gruppe spanischer Studenten an der Elisava School of Design den Kletterschuh Athos, der Hobby- und Profikletterer, berücksichtigend auf die jeweiligen Bedürfnisse des Trägers, eine bessere Leistung und Tragekomfort bot. Auch im klassischen Tanzsport brachte act’ble einen Schuh heraus, der mittels 3D-Druck hergestellt worden ist. Damit wollte man die ohnehin schon schnell kaputten Ballettschuhe von einem Wegwerfprodukt zu einem nachhaltigen und langlebigen Schuh gestalten und zugleich auf die Individualität der Träger eingehen. Im Bereich von Einlegesohlen erzielten Wiivv und Dr. Scholl, der Marktführer in Sachen Fußpflege, mit ihrer Smartphone-App einen Durchbruch. Hier können Kunden direkt von zuhause aus ihren Fuß scannen und anschließend eine 3D-gedruckte personalisierte Einlegesohle bestellen, die mit 400 Punkten an ihren Füßen bemessen wurde.
Mittels 3D-Druck werden personalisierte Einlegesohlen hergestellt (Bild: Dr. Scholl)
3D-gedruckte Kleidung bietet einzigartige High-End-Stücke
Die Modebranche ist bekannt für ausgefallene Stücke und ein ständiges Streben nach Originalität, sowohl bei Designern als auch bei Verbrauchern. Angesichts der Beliebtheit von „Fast Fashion“ und übermäßigem Konsum kann der 3D-Druck eine Alternative bieten. Beide Seiten können die Technologie nutzen, um ihre kreative Individualität bei der Schaffung von Unikaten zu unterstreichen. Ein Beispiel ist Miranda Marquez, eine spanische Designerin, die der Meinung ist, dass die Verbraucher in der Lage sein sollten, ihre eigenen Kleidungsstücke mit dieser Technologie zu Hause zu drucken. Auf ihrer Website wird genau dies angeboten.
Außerdem gibt es 3D-gedruckte Kleider, die auf Scans des Körpers der Kundin basieren. Das Museum of Modern Art (MoMA) in New York bietet ein 3D-gedrucktes Design von Jessica Rosenkrantz und Jesse Louis-Rosenberg an, das als „Kinematics Dress“ bekannt ist. Nachdem der Körper des Kunden gescannt wurde, wird der Stoff digital mosaikartig auf den Körper aufgetragen und durch selektives Lasersintern (SLS) von flexiblem Nylon zu einem Kleid geformt. Auf diese Weise kann das Kleidungsstück nach den ästhetischen Wünschen und Körperproportionen der Kundin angefertigt werden. Ein weiteres Beispiel für High-End-Mode des Designerpaars ist das Projekt „Kinematic Petals Dress“, das vom Museum of Fine Arts, Boston (MFA) in Auftrag gegeben wurde. Wie das Kinematics Dress bietet auch dieses Kleid eine individuelle Passform und besteht aus 1600 Einzelteilen, die durch mehr als 2600 Scharniere miteinander verbunden sind. Trotz seines komplexen Designs verlässt das Kleid den Drucker und kann sofort getragen werden.
Das Kinematic Petals Dress wurde 2016 mit Nylon und SLS-Technologie hergestellt (Bild: NERVOUS SYSTEM)
Additive Fertigung in der personalisierten Uhrmacherei
Ein weiterer Sektor, in dem der 3D-Druck eine stärkere Individualisierung ermöglicht, ist die Uhrenindustrie. Mit dem bemerkenswerten Wachstum des 3D-Drucks in den letzten Jahren wenden sich viele Uhrendesigner der 3D-Technologie zu, um Produkte schneller entwerfen und herstellen zu können, ohne dabei die Qualität zu beeinträchtigen. Aber warum 3D-Druck? Wie auch in anderen von uns untersuchten Sektoren ermöglichen es die 3D-Technologien den Uhrenherstellern, weniger Materialien zu verwenden, wodurch der Abfall minimiert und die Produktion nachhaltiger wird. Je nach Zweck und Grad der vom Verbraucher gewünschten Individualisierung sollte die additiven Fertigung eingesetzt werden.
So hat beispielsweise das Schweizer Unternehmen SevenFriday das Pulverbett-Laserschmelzen eingesetzt, um die so genannte Free-D herzustellen, eine originelle Uhr mit einem beeindruckenden und einzigartigen Design. Durch die Verwendung von PA11 ist das Unternehmen in der Lage, organische, leichte und langlebige Teile zu produzieren und gleichzeitig eine hohe Qualität zu gewährleisten. Die italienische Marke Aion Watch hingegen entwickelt die leichtesten Automatikuhren der Welt. Diese 3D-gedruckten Uhren wiegen nur 26 Gramm und verfügen über eine interne Wabenstruktur, die ihnen die nötige Robustheit verleiht und das Gewicht um 200 % reduziert. Neben dem geringen Gewicht und der hohen mechanischen Festigkeit der Uhren gehören zu den Eigenschaften der Kohlefaser auch eine hohe Wärmeisolierung. Dies unterstreicht die Möglichkeit, Hochleistungswerkstoffe einzusetzen, um die Eigenschaften von maßgeschneiderten Produkten zu verbessern.
(Bild: Aion Watch)
3D-Technologien in der Kosmetikbranche
Ein Bereich, in dem man 3D-Technologien vielleicht nicht erwartet, ist die Kosmetik. Etablieren konnte sich die Technologie jedoch bereits in der Branche, vor allem bei der Personalisierung. Und das auf ganz unterschiedliche Weise. Ein Beispiel kommt aus einem noch unerwarteteren Bereich, der Formel 1. Im Jahr 2020 nutzte das Aushängeschild des Motorsports den 3D-Druck, um unverwechselbare Parfümflaschen herzustellen. Die drei Flakons waren von der Automobilbranche inspiriert und wurden damals für ihre komplizierten, interessanten Designs gefeiert, die die enormen Möglichkeiten von AM aufzeigten. Verpackungen und Flakons sind jedoch nicht die einzige Möglichkeit, 3D-Technologien in der Kosmetik einzusetzen. Ein weiteres Beispiel kommt von Dior. In diesem Fall setzte die Kosmetikmarke auf 3D-Scanning, um jeder Kundin zu helfen, die richtige Hautpflege zu finden. Dies geschah mithilfe eines Geräts namens Eve V, mit dem jede Person eine individuelle Analyse ihrer Haut erhalten konnte, einschließlich Messungen für Eigenschaften von Hauterschlaffung, Tränensäcke und Falten. Diese Analyse wurde dann verwendet, um mit Hilfe von KI ein geeignetes Hautpflegesystem (mit Schwerpunkt auf den beiden größten Hautproblemen) zu bestimmen. Dieses Maß an Personalisierung für jeden Nutzer wäre nur mit 3D-Scans möglich gewesen.
(Bild: Lovegrove Studio)
Wie die additive Fertigung im Sport Anwendung findet
Die additive Fertigung hat in den vergangenen Jahren immer wieder bewiesen, wie nützlich die Technologie für Sportler sein kann. Die Ausrüstung für jegliche Sportdisziplinen kann an die Bedürfnisse eines Sportlers angepasst werden, was höhere Komfortabilität bietet. Außerdem kann durch den 3D-Druck das Gewicht des Equipments reduziert werden. Besonders ist das von Vorteil bei Sportarten, bei denen es auf Schnelligkeit ankommt. Insgesamt verhilft die Technologie also zu einer besseren Performance.
An dem Beispiel von Carbon ist gut zu erkennen, wie die additive Fertigung im Sport eingesetzt werden kann. Das Unternehmen druckte für Riddel, ein Sportartikelhersteller, auf Bedürfnis zugeschnittene Helmschalen für NFL-Spieler. Diese heben sich durch ihre Gitterstruktur von herkömmlichen Helmen ab. Neben der Möglichkeit der Maßanfertigung schützt das verwendete Elastomer vor Einschlägen, da ein Großteil davon abgedämpft wird. Ein weiteres Beispiel ist der kalifornische Fahrradhersteller Superstrata, welcher 2021 einen Carbonfaser-Rahmen auf den Markt brachte. Mit 1,7 kg ist dieser nicht nur besonders leicht, sondern ebenfalls sehr widerstandsfähig. So soll der Fahrradrahmen nämlich 61 Mal stärker als Stahl sein. Gedruckt wurde das Teil in einem einzigen Vorgang mit Arevo’s DED-Technologie. Außerdem sind laut Hersteller bis zu 500.000 verschiedene Konfigurationen möglich, welche im Onlineshop des Unternehmens ausgewählt werden können.
Autos, die durch 3D-Druck individualisiert werden können
In der Automobilbranche ist der Einsatz der additiven Fertigung zur Individualisierung von Fahrzeugen die Tagesordnung. Wie zu erwarten, ist das Hinzufügen von Zubehör, die Aufrüstung oder der Austausch von Fahrzeugteilen in der Regel recht kostspielig, so dass der 3D-Druck die beste Option dafür ist. Diese Technologien ermöglichen Autobesitzern die Herstellung einzigartiger und maßgeschneiderter Teile für ihre Fahrzeuge, von dekorativen Accessoires bis hin zu funktionalen Teilen, sowie ein geringeres Gewicht und eine größere Flexibilität bei Design, Form und Präzision im Detail. Es handelt sich also um eine erschwingliche, zugängliche und nachhaltige Lösung, die das Fahrerlebnis konsequent verbessert.
Ein Beispiel dafür ist Ford, das 3D-Dateien für die individuelle Gestaltung seines Maverick-Modells zur Verfügung stellt und es ausnahmslos allen Fahrern ermöglicht, Teile für sein „FITS-System“ in 3D zu drucken. Diese bieten acht Ablagefächer zur Befestigung von Zubehör im mittleren Bereich oder unter den Sitzen, je nach Bedarf und Vorliebe der Nutzer. Peugeot wiederum steht dem in nichts nach und bietet ebenfalls eine Lösung für die individuelle Gestaltung des Fahrzeugs in Form von berührungsfreundlichem, leichtem und einfach zu bedienendem Zubehör an, das über seinen LIFESTYLE-Shop verkauft wird, indem es die Bedürfnisse seiner Kunden erforscht und sich dafür entscheidet, ihnen durch den Einsatz von 3D-Technologien den bestmöglichen Komfort in ihrem Auto zu bieten.
(Bild: Ford)
3D-Druck mit Lebensmittelabfällen
In der Welt des 3D-Drucks gibt es immer neue Wege, um Gegenstände herzustellen. Ob mit einer neuen Technologie oder neuen Materialien, die Branche ist immer auf der Suche nach Innovationen. Krill Design, ist ein perfektes Beispiel dafür. Dieses Mailänder Startup schafft es nämlich, Möbel aus Orangen- und Zitronenschalen sowie Kaffeesatz in 3D zu drucken. Sie träumen nicht, denn das Start-up verwendet Lebensmittelabfälle, um Möbel für den Innenbereich zu entwerfen, darunter Lampen, Zeitschriftenständer und sogar Blumentöpfe. Um dieses Material namens Rekrill zu gewinnen, ist der Prozess für jede Art von Abfall gleich. Der erste Schritt besteht darin, sie zu trocknen, um sie dann zu zerkleinern, damit sie mikronisiert werden können. Schließlich wird das entstandene Granulat erhitzt und von den FDM-3D-Druckern von Prusa und Creality zu Filamenten extrudiert. Diese Herstellungstechnik ist ein Beispiel für eine umweltfreundlichere Produktion, da sie den Einsatz von Kunststoffen einschränkt und alle Materialien zu 100 % recycelt, biologisch abbaubar und kompostierbar sind.
SILQ, ein Bürostuhl aus dem 3D-Drucker
Steelcase ist einer der führenden Anbieter von Büromöbeln. Das Unternehmen wandte sich der additiven Fertigung zu, um eine neue Version ihres Bürostuhls SILQ herzustellen. Er wurde so gestaltet, dass er sich besser an die Morphologie des Benutzers anpasst und so den Komfort verbessert. Das Unternehmen arbeitete mit Fast Radius und Carbon zusammen, um von der 3D-Technologie zu profitieren. Dank dieser konnten Armlehnen mit einer Gitterstruktur im 3D-Druckverfahren hergestellt werden. Im Detail wurden sie in vier Bereiche unterteilt, wobei jeder Teil so gestaltet wurde, dass er sich dem Verhalten des Nutzers anpasst. So wird der Stuhl bequemer, je nachdem, wie die Person sitzt. Wenn die Person zum Beispiel den Ellbogen aufsetzt oder den Arm ganz ausstreckt, verändert SILQ die Art und Weise, wie der Benutzer sitzt. Durch den Einsatz des 3D-Drucks bei der Herstellung des Bürostuhls konnten 70 % Material eingespart werden.
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