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Was macht eigentlich ein 3-D-Drucker?

Ein Drucker ist ein Gerät, mit dem man über einen Computer Daten wie Texte, Tabellen oder Bilder zu Papier bringen kann. Das Ergebnis eines solchen Druckvorgangs ist zwangsläufig zweidimensional, weil das Papier, auf das gedruckt wird, in der Regel flach ist. Das ist insofern keine furchtbar aufregende Erkenntnis. Bei der Frage jedoch, wie es ein 3-D-Drucker schafft, ein dreidimensionales Blatt Papier zu bedrucken – ganz davon abgesehen, wie man sich ein dreidimensionales Blatt Papier vorzustellen hat –, könnte man dagegen schon einmal ins Grübeln kommen. Die Antwort ist ebenso einfach wie verblüffend: Ein 3-D-Drucker druckt überhaupt nicht; zumindest macht er nicht das, was wir unter normalem zweidimensionalem Drucken verstehen.

Er ist vielmehr ein computergesteuertes Gerät, mit dem sich dreidimensionale materielle Objekte erzeugen lassen. Mithilfe von im Computer generierten Modelldaten oder durch Einscannen von Objektdaten mit einem 3-D-Scanner – es gibt schon Smartphones, die diese Funktion beherrschen – werden aus Kunststoffen, Keramikpulvern oder Metallen die Werkstücke aufgebaut. Auch wenn für die technische Ausführung eine Vielzahl von Verfahren und Werkstoffen existiert, die Funktion eines 3-D-Druckers ist prinzipiell immer die gleiche: Aus virtuellen Daten entstehen greifbare Objekte – und in Analogie zum herkömmlichen Drucken bezeichnet man diesen Prozess des Objektaufbaus gemeinhin ebenfalls als Drucken.

Ihren Siegeszug begannen 3-D-Drucker bei der Herstellung von Modellen und Prototypen. Denn wozu teures Geld für eine Spritzgussform ausgeben, wenn ein 3-D-gedruckter Prototyp schon für ein Zehntel dieser Kosten entstehen kann? Inzwischen werden sie zunehmend auch bei der Produktion von nur in geringer Stückzahl benötigter Werkstücke eingesetzt.

Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet für 3-D-Drucker ist die Herstellung von Replikaten in Kunst, Archäologie oder Paläontologie. Die Kunstwerke oder Fundstücke werden eingescannt, ausgedruckt, etwa durch das Verfahren der Stereolithografie, und dann als Kopie im Museum ausgestellt oder anderweitig weiterverwendet, während die oft einzigartigen und unersetzlichen Originale zurück in den schützenden Tresor gelegt werden können.

In Japan ist man mittlerweile schon so weit, dass sich werdende Eltern ihren ungeborenen Fötus als dreidimensionales Objekt durch das 3-D-Druckverfahren erstellen lassen können. Neun Zentimeter ist das aus zwei verschiedenen Harzen aufgebaute cremefarbene Modell dann groß.

Eine der jüngsten Entwicklungen ist ein 3-D-Drucker, mit dem man beliebige Nahrungsmittel herstellen kann. Der erste Prototyp dieses Druckers, den die NASA in Auftrag gegeben hat und der künftig Astronauten auf Langzeitmissionen mit ihren Wunschmenüs versorgen soll, hat mittlerweile erfolgreich Pizza gedruckt. Zuerst wurden dem Drucker die Zutaten in Pulverform zugeführt, danach wurde der Teig »gebacken« und auf diesen wurden dann Schicht für Schicht die Tomatensoße und dann der Käse gelegt. Die Entwicklung einer solchen Pizza mit digitalem statt analogem Käse könnte in Zukunft eine echte Alternative zum Pizzaservice werden.

Doch damit ist das Potenzial der 3-D-Drucker bei Weitem noch nicht ausgereizt. Mittlerweile gibt es bereits Multifunktionsgeräte, die drucken, scannen, kopieren und faxen können – alles in 3-D, versteht sich. Mit diesen können über das Netz dreidimensionale Objekte verschickt und vom Empfänger dann gedruckt werden. Vielleicht faxt uns der Pizzaservice die bestellte »große Napoli« eines Tages einfach zu.

Bei welchen Reisebüros kann man einen Flug in den Weltraum buchen?

Sie wollen Ihren Urlaub im Weltall verbringen? Kein Problem, sofern Sie über das nötige Kleingeld verfügen. Sie müssen sich nur an Space Adventures, Virginia, USA, wenden und sich ein Angebot machen lassen. Suborbitalflüge werden schon ab schlappen 110 000 US-Dollars offeriert. Für die für 2015 geplante neuntägige Reise zum Mond, bei der noch nicht einmal eine Mondlandung, sondern lediglich eine Mondumkreisung vorgesehen ist, müssen Sie dagegen mit mehr als 100 Millionen Dollar rechnen. Einer der beiden Plätze soll bereits gebucht sein, für 150 Millionen Dollar.

Die Geburtsstunde des Weltraumtourismus schlug im Jahr 2001 mit dem ersten selbst bezahlten Weltraumflug, dem Orbitalflug des amerikanischen Investmentmanagers Dennis Tito auf der Internationalen Raumstation ISS. Der neuntägige Ausflug kostete Tito rund 20 Millionen Dollar. Bis 2009 besuchten sechs weitere Touristen die ISS, einer von ihnen gleich zwei Mal.

Die dabei umgesetzten Summen von insgesamt mehr als 170 Millionen Dollar ließen private Investoren aufhorchen. Sie finanzierten den Bau des Raumflugzeugs SpaceShipOne (s. Abb.), das 2004 seinen Jungfernflug absolvierte. Langfristiges Ziel ist, künftig private und kommerzielle Suborbitalflüge durchzuführen. Virgin Galactic, ein speziell zum Zwecke des Weltraumtourismus gegründetes Unternehmen mit Sitz in New Mexico, USA, will ab 2015 Linienflüge ins All anbieten, an denen nach Angaben der Firma ein immenses Interesse besteht: 500 Flüge zum Preis von jeweils 200 000 Dollar sollen bereits fest gebucht sein.

Gibt es Doping, das nicht nachzuweisen ist?

Der Kampf gegen Doping im Sport ist wie das Wettrennen des Hasen gegen den Igel: Kaum ist ein Mittel auf der Roten Liste gelandet und seine Verwendung im Sport damit untersagt, drängen schon neu entwickelte leistungssteigernde Substanzen auf den Markt. Für Sportler sind diese Dopingmittel per se zwar weltweit verboten, aber solange sie nicht mit einfachen Tests nachgewiesen werden können, ist ihr Gebrauch vergleichsweise risikoarm. Aus der Sicht des Sportlers, der sich durch Doping eine Verbesserung seiner Leistungsfähigkeit erhofft, wäre es ideal, wenn es ein nicht nachweisbares einmaliges Verfahren gäbe, das eine dauerhafte Leistungssteigerung ohne die ständige Einnahme von Chemikalien oder Hormonen verspricht. Nun – ein solches Verfahren gibt es neuerdings mit dem Gendoping tatsächlich.

Man kennt heute weit mehr als 200 Gene, die Auswirkungen auf die sportliche Leistungsfähigkeit haben. Manche dieser Gene können durch Hormone oder Proteine von außen gesteuert werden, wodurch man beispielsweise die Ausdauer oder die Muskelkraft des Sportlers steigern kann. Sehr viel eleganter wäre es allerdings, stattdessen gleich gezielt auf die Erhöhung der sportlichen Leistung ausgerichtete, genveränderte Zellen oder Gene in seinen Körper einzubauen. Eine einmalige Genmanipulation würde zum einen dauerhaft eine Leistungssteigerung garantieren und zum anderen mit keinem Dopingtest nachzuweisen sein. Ob es bereits Versuche zum Gendoping gibt oder ob es gar schon angewandt wird, weiß niemand. Aber es ist Fakt, dass sich der Sportler durch Gendoping unwägbaren Risiken aussetzt. Denn nicht nur die Leistungssteigerung ist dauerhaft, sondern auch die Nebenwirkungen sind es. Anabolika kann man absetzen, Gendoping dagegen ist nicht mehr rückgängig zu machen.

Kann Fracking tatsächlich die Ursache für brennendes Wasser sein?

Wasser brennt doch überhaupt nicht, sollte man meinen. Ein amerikanischer Dokumentarfilm aus dem Jahr 2010 scheint das Gegenteil zu beweisen. Er zeigt, wie mit einem Feuerzeug Wasser aus dem Wasserhahn angezündet wird und zu brennen beginnt. Natürlich brennt nicht das Wasser selbst, sondern in ihm gelöstes Erdgas wie Methan oder Ethan. Hervorgerufen durch Fracking, soll es über das Grundwasser in Trinkwasserbrunnen gelangt sein.

Fracking ist ein bergbautechnisches Verfahren, bei dem über Bohrungen eine Wasser-Sand-Suspension unter hohem Druck in Speichergesteine von Erdgas eingepresst wird (s. Abb.). Diese werden dabei hydraulisch aufgebrochen, bekommen Risse und werden aufgeweitet, wodurch ihre Durchlässigkeit für Fluide zunimmt. Dadurch wird es möglich, auch Erdgas zu gewinnen, das für eine konventionelle Förderung zu fest an die Gesteine gebunden ist. Schätzungen gehen davon aus, dass die weltweit durch Fracking förderbaren Erdgasmengen fünfmal so groß sind wie die in herkömmlichen Vorkommen.

Trotz seiner Bedeutung hinsichtlich der künftigen Energieversorgung ist Fracking heftig umstritten, vor allem aus Umweltschutzgründen. Umweltschutzverbände befürchten unter anderem eine Verunreinigung von Grund- und Oberflächenwässern, weil der eingepressten Flüssigkeit unterschiedlichste Chemikalien als Schmier- und Verflüssigungsmittel sowie als Korrosionsschutz zugemischt werden. Brennendes Wasser aus dem Wasserhahn ist da noch ein vergleichbar geringfügiges Problem.