Interview mit RA Dr. Andreas Leupold zu 3D Printing

3D-Drucker kamen seit ihrer Erfindung vor allem im Prototypenbau zur Anwendung. Mittlerweile nutzen große Konzerne wie die Deutsche Bahn regelmäßig 3D-Druck-Verfahren für die Produktion z.B. von Ersatzteilen. Welche Branchen von dieser Produktionstechnik außerdem noch profitieren (können), weiß Rechtsanwalt Dr. Andreas Leupold, dessen Handbuch 3D Printing Ende September erscheinen wird.

beck-shop.de: Für mich als technischen Laien stellt sich zunächst die Frage, welche Herstellungsverfahren durch den 3D-Druck ersetzt oder ergänzt werden können und wie das 3D-Druckverfahren überhaupt abläuft. Es wäre nett, wenn Sie es in groben Zügen darstellen könnten.

Dr. Andreas Leupold: Der Industrie steht heute eine Vielzahl bewährter Herstellungsverfahren wie (Spritz-)Gießen, Schmieden, Fräsen, Drehen, Bohren, Schleifen und Schweißen zur Verfügung. Der 3D-Druck kann jedenfalls derzeit (noch) kein Ersatz, aber insbesondere dort eine wertvolle Ergänzung für diese Verfahren sein, wo es um Erzeugnisse geht, die auf herkömmlichen Weg nicht oder nicht mit denselben konstruktiven Vorteilen gefertigt werden können.

Die Funktionsweise des 3D-Drucks lässt sich am besten im direkten Vergleich mit herkömmlichen Herstellungsverfahren verdeutlichen: Beim Fräsen, Schleifen, und Drehen wird das gewünschte Werkstück durch abtragen von Rohmaterial z.B. von einem Metallblock hergestellt. Diese Verfahren werden deshalb auch als „subtraktive“ Herstellungsverfahren bezeichnet. Beim 3D-Druck wird das Material dagegen nicht von einem Metallblock abgetragen, sondern Schicht um Schicht im Bauraum des Druckers aufgetragen, bis das gewünschte Objekt fertig gestellt ist. Wegen dieses schichtweisen Aufbaus wird der 3D-Druck auch als „additive Fertigung“ bezeichnet. Obwohl es noch viele andere additive Fertigungsverfahren gibt, werden beide Begriffe heute synonym verwendet. Allen Verfahren gemeinsam ist, dass Grundlage der Fertigung ein mittels CAD (Computer Aided Design) Software am Rechner erstelltes, virtuelles 3D-Modell des Werkstücks ist. Dieses 3D-Modell wird dann in verschiedene Schichten zerlegt, die vom 3D-Drucker nach und nach aufgebaut werden. Dies geschieht bei den meisten Verfahren mittels eines Lasers oder UV-Lichtes, mit dem die einzelnen Materialschichten verschmolzen werden. Inzwischen wird auch an Verfahren geforscht, bei denen verschiedene 3D-Drucktechniken kombiniert werden und mehrere Materialien zugleich verarbeitet werden können.  Beim sogenannten „Hybrid Additive Manufacturing“ wird der 3D-Druck mittels Laserschmelzen und das Hochgeschwindigkeitsfräsen in einem Gerät vereint, was den Nachbearbeitungsaufwand zur Glättung von Oberflächen erheblich reduziert. Mittlerweile ist es auch möglich, Mikrochips und andere Bauteile während des Druckvorgangs in ein Werkstück zu integrieren.

beck-shop.de: Welche Werkstoffe kommen beim 3D-Druck zum Einsatz?

Dr. Andreas Leupold: Inzwischen ist eine breite Palette von Werkstoffen verfügbar, die im industriellen 3D-Druck eingesetzt werden. Neben Kunststoffen können heute auch Metall, Keramik, Glas, Gips, Beton, Carbon, Kevlar, und Glasfasern sowie Silikon und beim Bioprinting mit sog. Bioink sogar Zellen menschlichen Ursprungs verarbeitet werden. Mit einer Materialverbindung von Kalzium und biologisch abbaubarem Kunststoff lassen sich „hyperelastische Knochen“ drucken, und in den USA hat die Food and Drug Administration (FDA) schon 2015 das erste Medikament aus dem 3D-Drucker zugelassen, das mit einem den Wirkstoff enthaltenden Pulver gedruckt wurde. Ein neues Anwendungsfeld ist auch der Druck mit Lebensmitteln. Heute kommen laufend neue Materialien mit innovativen Eigenschaften auf den Markt, die dem 3D-Druck immer mehr Anwendungsbereiche erschließen.

beck-shop.de: Lohnt sich der 3D-Druck eher für die Produktion größerer oder eher kleinerer Mengen?

Dr. Andreas Leupold: Im Zuge der Industrialisierung des 3D-Drucks werden heute nicht mehr nur Protoypen und Werkzeuge in geringen Stückzahlen additiv gefertigt, sondern zunehmend auch Serienbauteile. Besonders sinnvoll ist der 3D-Druck immer dann, wenn es um Produkte geht, die anders gar nicht oder nur mit unverhältnismäßigem Aufwand hergestellt werden können oder wenn damit -wie etwa im Flugzeugbau- erhebliche Gewichts- und damit auch Treibstoffkosten eingespart werden können. Auch für die sog. Mass Customization, also die individuelle Anpassung von Produkten nach Verbraucherwünschen ist der 3D-Druck wirtschaftlicher als herkömmliche Herstellungsverfahren. Aktuell lohnt sich der 3D-Druck noch nicht in jeder Branche zur Herstellung größerer Stückzahlen, am Sprung in die Serienproduktion wird aber überall intensiv gearbeitet. So hat Airbus bereits ein Projekt mit dem Automobilhersteller Daimler und dem 3D-Drucker-Anbieter eos aufgesetzt, mit dem das Ziel verfolgt wird, Aluminiumbauteile in Großserie zu fertigen und MAN fertigt damit schon Bauteile für Gasturbinen in Serie. Die additive Serienfertigung setzt sich auch in der Konsumgüterindustrie durch: Der Sportartikelhersteller Adidas will bis Ende 2018 rund 100.000 Futurecraft 4D Sneaker im 3D-Druck herstellen. Dass der 3D-Druck eine Schlüsselrolle in der Industrie 4.0 spielt, wird auch daran deutlich, dass der Technologie- und Industriegüterkonzern voestalpine in das Metal Additive Manufacturing 50 Millionen Euro investiert. Der 3D-Druck kann sich auch unabhängig von den damit hergestellten Stückzahlen lohnen, wenn damit lange Transportwege und somit Logistikosten eingespart werden können. Werden kurzfristig Ersatzteile benötigt, die nicht ab Lager verfügbar sind, kann der 3D-Druck ebenfalls eine auch wirtschaftlich interessante Alternative sein.

beck-shop.de: Die Gefahr der Produktpiraterie schätze ich bei diesem Produktionsverfahren als besonders hoch ein. Teilen Sie meine Einschätzung?

Dr. Andreas Leupold: Ja und nein. Da der industrielle 3D-Druck dadurch gekennzeichnet ist, dass aus Daten Produkte entstehen, kann grundsätzlicher jeder, der über das 3D-Datenmodell verfügt, ein vom Original zumindest äußerlich nicht unterscheidbares Produkt herstellen. Außerdem ermöglichen 3D-Scanner die Erstellung eines detailgetreuen, dreidimensionalen Abbildes, aus dem sich originalgetreue Produkt-imitationen fertigen lassen. Zugleich bietet die Digitalisierung der Produktion aber auch neue Möglichkeiten zur Markierung und Rückverfolgung von Produkten (sog. „Traceability“) und einer Konstruktion, die Produktpiraten die Herstellung von Imitationen so erschwert, dass sie sich nicht mehr lohnt (Design for protection“). Mit diesen und anderen Mitteln ist sogar ein besserer Schutz vor Produktpiraterie zu erreichen, als dies in der analogen Welt möglich war, Voraussetzung dafür ist allerdings auch, dass die hierzu notwendigen technischen und organisatorischen Maßnahmen von Anfang an durch verbindliche vertragliche Regelungen durchsetzbar und nachverfolgbar gemacht werden.

beck-shop.de: Wie kann ich als Unternehmer dafür sorgen, dass meine Produktionsdaten sicher sind und nicht in fremde Hände geraten?

Dr. Andreas Leupold: Dazu bedarf es zum einen der Erstellung und Umsetzung eines ganzheitlichen Sicherheitskonzeptes, dass sich nicht auf einzelne Fachabteilungen im Unternehmen beschränkt, sondern auch die Produktionsanlagen vor unbefugten Zugriffen schützt und dafür sorgt, dass alle Fertigungsdaten unabhängig vom Speicherort sicher verarbeitet werden. Diese Aufgabe sollte Spezialisten überlassen werden, die mit den Anforderungen an die Anlagensicherheit vertraut sind. Zum anderen muss dafür gesorgt werden, dass externe Kooperationspartner, Dienstleister und alle anderen Empfänger vertraulicher Produktionsdaten vertraglich zur Einhaltung derselben Sicherheitsstandards und zur Wahrung von Geschäftsgeheimnissen verpflichtet werden. Entsprechende Industrial Security Agreements, die weit über herkömmliche Non Disclosure Agreements („NDA“) hinaus gehen, sollten von einschlägig spezialisierten Rechtsanwälten oder Justiziaren in enger Zusammenarbeit mit den für die Anlagensicherheit Verantwortlichen erstellt werden. Ziel muss es dabei sein, ein einheitliches Sicherheitsniveau im Unternehmen und bei der Übermittlung der Daten an und Verarbeitung durch externe Partner zu erreichen.

beck-shop.de: Britische Wissenschaftler sehen die Technik sogar als Grundlage für eine erneute industrielle Revolution. Sehen Sie dies ebenso und wie ist Deutschland im internationalen Wettbewerb aufgestellt?

Dr. Andreas Leupold: Der frühere US-Vizepräsident Al Gore hält den 3D-Druck für ähnlich bedeutsam wie die Erfindung des Fließbands durch Henry Ford. Der Unternehmensberater Terry Wohlers sieht in der Industrialisierung des 3D-Drucks eher eine Evolution der Wirtschaft. Tatsächlich hat der industrielle 3D-Druck das Potenzial, die Konstruktion und Herstellung von Industrie- und Konsumgütern tiefgreifend zu verändern. Die additiven Fertigungsverfahren befinden sich gerade erst an der Schwelle zur Serienproduktion und ist diese erst einmal überschritten, werden viele Produkte nicht mehr mittels „klassischer“ Verfahren in einer zentralen Fabrik hergestellt werden, sondern immer dort, wo sie gebraucht werden. Dadurch können in ganz erheblichem Umfang Logistikkosten eingespart werden und die Co2 Bilanz spürbar verbessert werden. Außerdem kann der 3D-Druck Ausfallzeiten verkürzen, die durch fehlende Ersatzeile verursacht werden und die kostenträchtige Lagerhaltung für viele Komponenten überflüssig machen. In der Medizin können damit Prothesen gefertigt werden, die individuell den Körpermaßen des Patienten entsprechen und eines Tages vielleicht auch ganze Organe gedruckt werden. 3D-Druckverfahren revolutionieren somit schon heute unterschiedliche Branchen und Industrien. Unser Land nimmt dabei eine führende Rolle ein. Wie Bundeswirtschaftsministerin Brigitte Zypries kürzlich festgestellt hat, ist Deutschland bei Produktionstechnologien ganz weit vorn und „Dinge wie 3D-Druck in höchster Qualität oder intelligente Robotik können wir richtig gut“.

beck-shop.de: Aber die Pizza aus dem 3D-Drucker bleibt auch zukünftig eine reine Wunschvorstellung, oder?

Dr. Andreas Leupold: Mitnichten. Im Frühjahr 2017 hat das amerikanische Startup BeeHex auf einer Präsentation 300 Pizzen verteilt und arbeitet nun an der Entwicklung einer veganen Pizza aus dem 3D-Drucker. BeeHex ist damit nicht allein, denn mittlerweile gibt es verschiedene Anbieter von 3D-Druckern für die Herstellung unterschiedlichster Lebensmittel. Besonders gut verarbeiten lässt sich Schokolade zur Herstellung von Pralinen und Desserts. Der 3D-Druck von Lebensmitteln, auch Foodprinting genannt, steht zwar noch am Anfang, soll aber in Zukunft die Herstellung von Speisen ermöglichen, die dem persönlichen Nährstoffbedarf von Verbrauchern entsprechen oder die Nahrungsaufnahme für ältere Menschen erleichtern. Wer nun meint, das alles sei doch „zu künstlich“ verkennt, dass die personalisierte Nahrung aus dem 3D-Drucker für eine gesündere Ernährung ohne Zusatzstoffe sorgen kann wenn die Verbraucher selbst bestimmen können, mit welchen Grundstoffen sie drucken möchten.

Wichtiges Grundlagenwissen über den industriellen 3D-Druck, die damit ermöglichten Geschäftsmodelle und die richtige rechtliche Absicherung erfahren Sie im Handbuch 3D Printing:

Leupold / Glossner
3D Printing
2017, LXVIII, 771 S., C.H.BECK, ISBN 978-3-406-70751-3,
Preis 179,00 € inkl. MwSt.