Neue Materialien – 3D bis 4D
Soft-Robotik und neue Materialien werden laut Protolabs-Prognose in den nächsten fünf Jahren den größten Einfluss auf die Entwicklung der Fertigung haben. Für die Soft-Robotik, etwa Greifer, die es Robotern ermöglichen, mehr logistische Aufgaben zu übernehmen, wird zwischen 2022 und 2027 eine jährliche Wachstumsrate von 35,1 Prozent erwartet, wobei vorrangig Biomedizin, Lebensmittel und Landwirtschaft davon profitieren werden. Zu Bedenken sei dabei, dass der Einsatz neuer Materialien und Technologien zusätzliche Iterationen zur Prüfung und Verfeinerung erfordern werde, so dass die digitale Fertigung ein Schlüsselelement zur Beschleunigung dieses Entwicklungszyklus ist.
Neue Materialien werden auch in formverändernden Systemen, auch 4D-Druck genannt, eingesetzt werden. Durch die Verwendung reaktionsfähiger Materialien, die auf äußere Einflüsse wie Wärme, Licht, Feuchtigkeit, elektrischen Strom oder Druck reagieren, können 4D-gedruckte Objekte ihre Form oder Eigenschaften verändern. „Bereits heute zeigen zahlreiche Beispiele aus der Forschung – aber auch tatsächlich Anwendungsgebiete – wie revolutionär diese Technologie ist“, erklärt Klaas. „Dass entsprechende Anwendungen in 2024 an Bedeutung gewinnen werden, ist dementsprechend ein Trend mit dem zu rechnen ist.“ Beispiele für die Entwicklung dieser Systeme sind:
Luft- und Raumfahrt: 4D-gedruckte Drohnenflügel, die sich als Reaktion auf Stimuli um bis zu 20 Grad biegen können, was die Effizienz erheblich verbessert
Medizintechnik: Implantate, die sich mit der Zeit an den Körper eines Patienten anpassen
Intelligente Textilien, die ihre Atmungsaktivität an die Luftfeuchtigkeit anpassen
Komponenten in einem Sanitärsystem, die sich als Reaktion auf Temperaturschwankungen ausdehnen oder zusammenziehen
Nachhaltigkeit als Innovationsmotor
„Nachhaltigkeit hat in der Fertigung nach wie vor oberste Priorität, sowohl bei den Verfahren der Unternehmen als auch bei den von ihnen hergestellten Produkten“, erklärt Klaas. „Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und der Energiesektor haben gesetzliche Ziele zu erreichen, wie zum Beispiel den Netto-Nullverbrauch bis 2050, so dass sich ein Großteil ihrer Produktentwicklung auf die Reduzierung von Kohlendioxid und die Integration hocheffizienter Technologien konzentriert.“ Wie aus einer weiteren Protolabs-Befragung unter 450 Führungskräften aus dem verarbeitenden Gewerbe zeigt, ist Nachhaltigkeit ein wichtiger Motor für Innovationen und ein Hauptgrund für Hersteller, neue Produkte zu entwickeln. Die digitale Fertigung spiele dabei eine wichtige Rolle, da sie eine lokalisierte Produktion ermögliche und zu weniger Abfall führe.