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A. Einführung in:

Manuel Soria Parra, Andreas Kabisch

Geistiges Eigentum vs. Digitaler Wandel, page 3 - 14

Grenzen und Möglichkeiten der Durchsetzung von Immaterialgüterrechten bei digitalen Gütern

1. Edition 2018, ISBN print: 978-3-8288-4060-7, ISBN online: 978-3-8288-6894-6, https://doi.org/10.5771/9783828868946-3

Series: Wissenschaftliche Beiträge aus dem Tectum Verlag: Rechtswissenschaften, vol. 100

Tectum, Baden-Baden
Bibliographic information
Immaterialgüterrechtliche Probleme des 3D-Drucks Teil I 3 Einführung Grundlagen des 3D-Drucks Definition In Anlehnung an das reproduzierbare Erstellen von zweidimensionalen Darstellungen auf Papier, dem klassischen Druck, wird die Herstellung dreidimensionaler Objekte allein durch das Hinzufügen von Material als dreidimensionales Drucken bezeichnet. Der Begriff „3D- Druck“ steht im allgemeinen Sprachgebrauch als Synonym für alle additiven Fertigungsverfahren2, bei welchen Bauteile schichtweise durch Zuführung von Material aufgebaut werden, ohne dass es dazu Werkzeugformen benötigt. Damit unterscheidet sich der 3D-Druck maßgeblich von den klassischen subtraktiven Fertigungsverfahren, bei welchen Bauteile aus einem massiven Rohling durch Materialabtragung, beispielsweise durch Fräsen, Drehen, Schneiden oder Bohren, geformt werden.3 Historische Entwicklung Im Jahr 1984 hatte Charles W. Hull erstmalig ein Gerät zur Herstellung dreidimensionaler Objekte mittels Stereolithographie zum Patent angemeldet und damit den Grundstein für die Entwicklung der modernen 3D-Drucktechnologie gelegt.4 Innerhalb kurzer Zeit konnten mit Hulls Erfindung beliebige Kunststoffbauteile hergestellt werden, ohne A. I. 1. 2. 2 VDI-Richtlinie 3405, Additive Fertigungsverfahren. 3 Leupold/Glossner, 3D-Druck, Additive Fertigung und Rapid Manufacturing Kap. 2.1 S. 27 f. 4 Hull, US 4,575,330 A; Hull gründete später das Unternehmen 3D-Systems Inc., das eine führende Rolle in der 3D-Drucktechnologie einnimmt. I. Grundlagen des 3D-Drucks 5 zuvor entsprechende Werkzeuge oder Gussformen bereitzustellen. Für diese Leistung wurde Hull 2014 mit dem europäischen Erfinderpreis ausgezeichnet.5 Die Weiterentwicklung der additiven Fertigungstechnologie wurde Ende des letzten Jahrhunderts von mehreren Unternehmen parallel vorangetrieben, womit eine Vielfalt unterschiedlicher Drucktechniken einherging. 1986 meldete Carl Deckard ein Verfahren zum Lasersintern zum Patent6 an und Scott Crump patentierte 1992 das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modelling).7 Anfangs wurde die neue Technik insbesondere wegen der hohen Kosten, der langen Produktionszeiten und der unzureichenden Stabilität der erstellten 3D-Objekte zunächst fast ausschließlich für die Erstellung von Prototypen, dem sogenannten Rapid Prototyping, eingesetzt. Im Zuge der zunehmenden Digitalisierung industrieller Produktionsprozesse und mit Weiterentwicklung der Technologie wandelte sich Anfang der 2000er Jahre das Einsatzspektrum des 3D-Drucks und man begann, Werkzeuge, Gussformen und Produktbauteile in Kleinserie zu fertigen. Diese neuen Anwendungsfelder des 3D-Drucks werden als Rapid Tooling, Rapid Casting oder Rapid Manufacturing bezeichnet.8 Mit dem technologischen Fortschritt ging in den letzten Jahren eine erhöhte Marktdurchdringung der additiven Fertigungstechnologie einher, die von einem entsprechenden Preisverfall für 3D-Drucker und deren Verbrauchsmaterialien begleitet wird. Kostete ein 3D- Druck-System im Jahr 2007 noch etwa 10.000 US-Dollar, so liegen die Preise für moderne Geräte heute bereits unterhalb von 1.000 US-Dollar.9 Die sinkenden Investitionskosten machen die additive Fertigung somit massentauglich. Einen besonderen Beitrag hierzu leistete die 5 Europäisches Patentamt, https://www.epo.org/learning-events/european-inventor/ finalists/2014/hull_de.html, zuletzt abgerufen am 24.02.2018. 6 Deckard, US 4,863,538 A; Deckard war Mitgründer des Unternehmens Desk Top Manufacturing Corp., das später von 3D-Systems Inc. übernommen wurde. 7 Crump, US 5,121,329 A; Crump ist Mitgründer des Unternehmens Stratasys, Ltd., das 3D-Drucker, insbesondere auf Grundlage der FDM-Technologie, herstellt. 8 https://threedom.de/was-ist-3d-druck, zuletzt abgerufen am 24.02.2018. 9 Hill, http://www.computerwoche.de/a/das-potential-von-3d-druck,2531529.html, zuletzt abgerufen am 24.02.2018. A. Einführung 6 Entwicklung des RepRap 3D-Druckers von Dr. Adrian Bowyer. Dieses Gerät ist in der Lage, alle seine Bauteile selbst herzustellen und lässt sich so beliebig oft reproduzieren. Analog zu der aus der Softwarebranche bekannten Open-Source-Bewegung veröffentliche Bowyer die Baupläne für den Drucker unter Verweis auf die frei nutzbare General Public License und verhalf dem Privatanwendermarkt für 3D-Drucker zu einem entsprechenden Aufschwung. Wirtschaftliche Bedeutung des 3D-Drucks Dreidimensional gedruckte Bauteile stehen ihren subtraktiv gefertigten Zwillingen je nach verwendeter Drucktechnik hinsichtlich Stabilität, Belastbarkeit und Oberflächengüte kaum noch nach.10 Gefertigt werden die dreidimensionalen Objekte aus Kunststoff, Harz oder Metall. Neue Entwicklungen gehen dahin, auch biologische Materialien und Lebensmittel mittels additiver Fertigungstechnologie herzustellen.11 Industrielle Anwendung Wirtschaftlich bedeutsam ist der 3D-Druck im Automobilbau, der Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrt. In diesen Bereichen hat die additive Fertigung bereits Serienreife erreicht.12 So können Kfz- Stecker, In-Ohr-Hörgeräte oder aerodynamische Funktionskörper additiv hergestellt werden.13 Dreidimensional gedruckte Bauteile können unmittelbar vor Ort in der aktuell benötigten Stückzahl produziert und ggf. in kürzester Zeit umkonstruiert werden. Die additive Fertigung hat damit nicht nur Auswirkungen auf den Herstellungsprozess, sondern auch auf Liefer- und Vertriebsstrukturen.14 Aus der Just-in- II. 1. 10 König, c’t wissen 3D-Druck,? 2014, S. 20. 11 Hill, http://www.computerwoche.de/a/das-potential-von-3d-druck,2531529.html, zuletzt abgerufen am 24.02.2018. 12 http://www.it-zoom.de/it-mittelstand/e/studie-additive-manufacturingboomt-13633/, zuletzt abgerufen am 24.02.2018. 13 VDI-Richtlinie 3405, o. Fn. 2, Tab. 2. 14 Bechtold, IIC 2016, 517. II. Wirtschaftliche Bedeutung des 3D-Drucks 7 Time-Lieferung wird eine Just-in-Time-Fertigung, bei der Transportrisiken, die bei der Just-In-Time-Lieferung die gesamte Lieferkette beinträchtigen, entfallen.15 In der Medizintechnik spielt die additive Fertigung andere Vorteile aus. Mit Hilfe von 3D-Modellen können in kurzer Zeit individuell an den Patienten angepasste Orthesen, Prothesen und Implantate hergestellt werden. Diese Vorteile dürften auch in den Bereichen der Kunst, des Produktdesigns und der Fertigungstechnik zu einem erhöhten Interesse an 3D-Druck-Systemen führen. Nicht zu vergessen ist die Chemiebranche, die von einer stärkeren Verbreitung der Technologie ebenfalls profitieren wird.16 Sie muss schließlich dafür Sorge tragen, dass die eingesetzten Verbrauchsmaterialien in ausreichender Qualität und Vielfalt vorhanden sind, um gute Druckergebnisse zu erzielen. Private Anwendung Die sinkenden Preise für 3D-Drucker werden die Technologie im verstärkten Maße für Heimanwender zugänglich machen und so neue Geschäftsmodelle etablieren. So können digitale Druckvorlagen bereits heute über das Internet gekauft, heruntergeladen und im heimischen Wohnzimmer mittels 3D-Druck in ein dreidimensionales Objekt überführt werden.17 Privatpersonen können so Teil der Lieferkette werden. Anstatt ein Produkt im Internet zu bestellen und auf die Lieferung zu warten, wird online eine 3D-Druckvorlage abgerufen und das gewünschte Objekt unmittelbar am heimischen 3D-Drucker erstellt.18 2. 15 Leupold/Glossner, o. Fn. 3, Kap. 3.2 S. 45 ff. 16 http://www.finanzen.net/special/nachricht/Diese_Branchen_profitieren_vom_3D_Druck-2-2701806, zuletzt abgerufen am 24.02.2018. 17 Steffan, c’t wissen 3D-Druck,? 2014, S. 6. 18 Leupold/Glossner, o. Fn. 3, Kap. 3.2 S. 45 ff. A. Einführung 8 Marktwachstum Es ist nicht verwunderlich, dass der Preisverfall für 3D-Drucker zu einem deutlichen Wachstum des Marktes für die additive Fertigung führt. Seit 2004 zeigt sich ein jährliches Marktwachstum von etwa 20 Prozent.19 Für die kommenden Jahre bis 2020 werden ein weiterer Preisverfall bei 3D-Druckern und Zuwachsraten von mehr als 50 Prozent pro Jahr erwartet.20 Entsprechend hoch ist die Innovationstätigkeit im Bereich der additiven Fertigungstechnologie. Dies anerkennend wurde in die internationale Patentklassifikation (IPC) eine eigene Unterklasse (IPC- Klasse B33Y) für den 3D-Druck aufgenommen.21 Fertigungsprozess Die Herstellung additiv gefertigter Teile erfolgt automatisiert. Ausgehend von einem virtuellen Modell, das mithilfe von Computer Aided Design (CAD) erstellt wird, werden einsatzfähige dreidimensionale Bauteile unmittelbar aufgebaut. Fertigungstechnische Zwischenschritte, wie die Herstellung von Werkzeugen, die bei subtraktiven Fertigungsverfahren notwendig sind, entfallen.22 Das virtuelle 3D-Modell enthält alle geometrischen Informationen des zu erstellenden Bauteils. Meist liegt das 3D-Modell im Datenformat „STL“ vor, das von Charles W. Hull entwickelt wurde und sich als Standardformat etabliert hat. Für den Aufbau des realen Objekts durch Addition mehrerer Materiallagen wird das in der STL-Datei enthaltenen 3D-Modell durch den Rechner zunächst in einzelne Schichten, sogenannte „slices“, zerlegt, aus welchen das reale Objekt schichtweise aufgebaut werden kann. So entsteht aus der 3D-Druckvorlage eine digitale Datenfolge einschließlich Steuerungsanweisungen für den 3D- 3. III. 19 http://www.it-zoom.de/it-mittelstand/e/studie-additive-manufacturingboomt-13633/, zuletzt abgerufen am 24.02.2018. 20 Krämer, https://www.3d-grenzenlos.de/magazin/marktforschung/marktentwicklung-3d-drucker-bis-2020-27159433.html, zuletzt abgerufen am 24.02.2018. 21 Bechtold, IIC 2016, 517. 22 Leupold/Glossner, o. Fn. 3, Kap. 2.1 S. 27 f. III. Fertigungsprozess 9 Drucker, die alle für den Produktionsvorgang erforderlichen Daten enthält.23 Erstellung des 3D-Modells Voraussetzung für die Herstellung eines Objekts mittels eines 3D- Druckverfahrens ist die Bereitstellung eines 3D-Modells als CAD-Datensatz. Im Wesentlichen sind zwei unterschiedliche Schaffensprozesse für das 3D-Modell zu unterscheiden. Manuelle Konstruktion Zur Erstellung eines 3D-Modells wird eine entsprechende Software benötigt. Mit ihrer Hilfe wird das herzustellende Objekt zunächst virtuell technisch konstruiert. Dies kann durch unmittelbare dreidimensionale Erstellung des Modells in der Software erfolgen. Meist ist Ausgangspunkt eine selbst zu erstellende zweidimensionale Zeichnung, die anschließend durch ein virtuelles Tiefziehen mit einer Dicke versehen wird. Durch Zusammensetzen mehrerer Tiefziehformen können geometrisch komplexe dreidimensionale Körper virtuell dargestellt werden. Für die manuelle Konstruktion eines 3D-Modells steht eine Vielzahl von freien oder kommerziell erwerblichen Softwareprogrammen zur Verfügung. Dennoch erfordert die eigene CAD-Konstruktion Zeit – nicht nur für die Einarbeitung in die jeweilige Software, sondern auch für die Erstellung des Modells selbst. 3D-Scanner Eine vergleichsweise einfache Methode zur Erstellung eines CAD-Modells bietet das optische Abtasten einer körperlich vorhandenen Vorlage durch einen 3D-Scanner.24 Damit wird die räumliche Oberflächenstruktur der realen „Kopiervorlage“ mittels eines Lasers abgetastet und 1. a) b) 23 Leupold/Glossner, o. Fn. 3, Kap. 2.1 S. 27 f. 24 Mengden, MMR 2014, 79. A. Einführung 10 in eine digitale Punktdatenwolke überführt. Diese kann dann im CAD- Programm nachbearbeitet werden. Diese Vereinfachung greift insbesondere bei Gegenständen, bei welchen es lediglich auf ihre äußere, nämlich optisch erfassbare, Kontur ankommt. Der 3D-Scan stößt an Grenzen, sobald speziell gestaltete Strukturen innerhalb eines Objekts nachgebildet werden sollen. Allerdings ist es auch hier denkbar, die reale Kopiervorlage zu zerlegen, die Einzelteile zu scannen und die daraus entstehenden virtuellen Einzelmodelle am Rechner zu einem Gesamtmodell zusammenzusetzen. Beschaffung des 3D-CAD-Modells Eine zunehmende Anzahl von Internetportalen bieten 3D-Druckvorlagen als digitale 3D-Modelle zum Download an.25 Dieses Angebot können sowohl private, als auch gewerbliche Anwender nutzen. Insbesondere für Privatpersonen, die eigene 3D-Drucker für die Herstellung von Bauteilen nutzen möchten, ist diese Beschaffungsmöglichkeit von CAD-Daten besonders attraktiv, da auf diese Weise schnell und ohne eine detaillierte Einarbeitung in eine CAD-Software das gewünschte 3D-Objekt erstellt werden kann. Der Abruf der 3D-Modell-Dateien wird teils kostenfrei, teils kostenpflichtig angeboten. Insbesondere kostenfreie Daten sind oft noch mittels einer geeigneten CAD-Software nachbearbeitbar.26 Fertigung des realen Objekts auf Basis des 3D-Modells Der Fertigungsprozess beginnt mit der Herstellung einer ersten Schicht des 3D-Objekts anhand der Daten eines „slices“ des virtuellen, dreidimensionalen Modells durch die Fertigungsmaschine. Anschlie- ßend wird eine weitere Schicht erstellt und mit der vorhergehenden 2. 3. 25 z.B. http://www.turbosquid.com/; https://grabcad.com/; http://www.thingiverse.co m/; https://viewshape.com/; http://www.blendswap.com/; https://3dwarehouse.ske tchup.com/; http://www.123dapp.com/; http://www.yeggi.com/; https://www.3dpa rtsource.com/; http://www.traceparts.com/de/ 26 König, c’t wissen 3D-Druck,? 2014, S. 64. III. Fertigungsprozess 11 Schicht verbunden. Dieser Vorgang wird für jede folgende Schicht wiederholt, bis das 3D-Objekt vollständig produziert ist. Diese grundlegenden Herstellungsschritte sind bei den unterschiedlichen Fertigungstechniken der additiven Fertigung im Wesentlichen gleich. Im Detail bestehen allerdings Unterschiede, die durch die Art und Weise der Herstellung der einzelnen Schichten, der Verbindung der Schichten miteinander und dem verwendeten Material für das Endprodukt gekennzeichnet sind.27 Da die verschiedenen Fertigungstechniken einer stetigen Weiterentwicklung unterliegen, soll nachfolgend lediglich auf zwei besonders etablierte Verfahren eingegangen werden.28 Industriell kommt in weiten Teilen das auf Hull zurückgehende und mittlerweile weiterentwickelte Laser-Stereolithographie-Verfahren zum Einsatz. Mit Hilfe eines Laserstrahls wird ein flüssiges Monomer, meist ein Harz, gezielt polymerisiert und so an der Auftreffstelle des Laserstrahls verfestigt. Damit wird in der Flüssigkeit eine feste Schicht nach den Vorgaben des CAD-Modells erstellt. Die verfestigte Schicht wird anschließend mit der Bauteilplattform um eine Schichtdicke abgesenkt und eine neue Schicht des Harzes aufgetragen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis das Bauteil vollständig erzeugt ist.29 Bei 3D-Druckern im Heimanwenderbereich hat sich wegen der geringen Anschaffungskosten das Verfahren des Fused Deposition Modelling (FDM)30 bzw. der Fused Filament Fabrication (FFF)31 verbreitet.32 Dabei werden schmelzfähige Materialien, oft ein Kunststoffdraht mit einer Stärke von wenigen Millimetern, erhitzt und durch eine Düse eines Druckkopfs gepresst. Die Düse wird anhand der Schnittmodell-Daten computergesteuert bewegt und erzeugt so eine Schicht des dreidimensionalen Objekts. Der Druckkopf wird anschlie- 27 Gebhardt, 3D-Drucken, Kap. 2.1. 28 Leupold/Glossner, o. Fn. 3, Kap. 2.2 S. 28 ff.; weitere gute Übersichten über derzeit verfügbare Techniken: Gebhardt, o. Fn. 27, Kap. 2; VDI-Richtlinie 3405, o. Fn. 2, Kap. 5.2. 29 Gebhardt, o. Fn. 27, Kap. 2.1.1.1. 30 eine eingetragene Marke der Stratsys Co., Eden Prairie, MN, USA; s. Leupold/ Glossner, o. Fn. 3, Kap. 2.2.5 S. 35 f.; Gebhardt, o. Fn. 27, Kap. 2.3.1. 31 herstellerneutrale Bezeichnung, eingeführt durch RepRap-Projekt; s. Leupold/ Glossner, o. Fn. 3, Kap. 2.2.5. 32 König, o. Fn. 10. A. Einführung 12 ßend um eine Schichtdicke angehoben und erzeugt die nächste Schicht. Dieser Vorgang wird solange fortgeführt, bis das Bauteil vollständig aufgebaut ist. Nach dem Erstarren des Materials liegt ein vergleichsweise stabiles und belastbares Kunststoffbauteil vor.33 33 Leupold/Glossner, o. Fn. 3, Kap. 2.2.5 S. 35 f.; Gebhardt, o. Fn. 27, Kap. 2.1.3. III. Fertigungsprozess 13

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References

Zusammenfassung

Mit der Digitalisierung unseres Alltags und der Industrie ändert sich die Art, wie Waren hergestellt, angeboten und von den Endkunden bezogen und konsumiert werden, grundlegend und nachhaltig. Bereits jetzt werden Medien digital gehandelt – zukünftig wird es möglich sein, physische Güter mittels online verfügbarer 3D-Druckvorlagen selbst herzustellen.

Das Immaterialgüterrecht hat die Aufgabe, dem Fortschritt zu dienen und Innovationen zu fördern. Im Zuge der Digitalisierung und der direkten Vernetzung von Rechteinhabern und Endkunden ergeben sich neue Anforderungen an das Patent-, das Marken-, das Design- und das Urheberrecht.

Die Autoren setzen sich mit zwei erst durch den digitalen Wandel entstehenden juristischen Problemen des Immaterialgüterrechts auseinander: Zum einen erörtern sie die Herausforderungen der deutschen und der europäischen Patent-, Marken-, Design- und Urheberrechte im Zusammenhang mit der dezentralen Produktion von Plagiaten mittels 3D-Druck; zum anderen befassen sie sich mit der Reichweite der Erschöpfung digitaler Werke und mit der Frage, ob „gebrauchte“ E-Books, Musik- und Videodateien sowie andere digitale Produkte auf einem europäischen Zweitmarkt weiterveräußert werden dürfen.