MM-Titel Im 3D-Druck steckt mehr

Autor / Redakteur: Thomas Isenburg / Peter Königsreuther

Additiv gefertigten Bauteilen soll die Zukunft gehören, wie viele Experten aus verschiedenen Industriesektoren mittlerweile prognostizieren. Dabei geht es bei der generativen Herstellung von Metall-, Kunststoff- oder Keramikteilen aber längst nicht mehr nur um die Realisierbarkeit von komplexen Strukturen und Geometrien. Immer häufiger werden diese Verfahren auch dazu verwendet, den in der Entwicklung befindlichen Komponenten gleich eine gewisse Funktionalität zu geben, die mit Standardprozessen gar nicht oder nur mit viel mehr Aufwand machbar wäre.

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Per Laser gesintertes Hochleistungsbauteil aus einer herkömmlich nur schwer zu bearbeitenden Metalllegierung, fix und fertig mit Anschlusskomponenten und Lochkränzen zur Montage.
Per Laser gesintertes Hochleistungsbauteil aus einer herkömmlich nur schwer zu bearbeitenden Metalllegierung, fix und fertig mit Anschlusskomponenten und Lochkränzen zur Montage.
(Bild: Messe Stuttgart)

Die meisten Konstrukteure sowie Fertigungsplaner und Produktdesigner kennen die Vorteile des 3D-Druckens, die etwa werkzeuglose Herstellung, hohe Materialeffizienz und maximale Designfreiheit bedeuten, schon lange – was insbesondere bei Kleinserien auch ein Kostenvorteil sein kann. Die Freiheitsgrade der Technik ermöglichen außerdem sehr komplexe Geometrien, die mit den klassischen, spanenden Verfahren so nicht zugänglich sind.

Weil der 3D-Druck offensichtlich bereits eine gewisse Hype-Phase durchlaufen hat, lohnt sich jetzt ein Blick auf den Stand der gegenwärtigen Technik; besonders wenn es um Geometrien geht, die eben über die üblichen Herstellungswege nur schwer oder gar nicht zugänglich sind, oder um die Möglichkeit, Bauteilen schon beim Herstellungsprozess sonst nicht sofort erreichbare Eigenschaften zu geben.

Nun liegen die ersten Patente des Massachusetts Institute of Technology aus Cambridge in den USA schon Jahrzehnte zurück. In der Zwischenzeit hat sich eine regelrechte Verfahrensfamilie entwickelt, die sich generativen Fertigungsverfahren widmet und auf eine große Bandbreite metallischer Werkstoffe sowie Kunststoffe zurückgreifen kann. Es stellt sich dem technisch interessierten Beobachter die Frage, ob die Konstrukteure diese Trumpfkarten ausspielen.

Ein Beispiel kommt aus der seit Jahrzehnten, wenn nicht seit Jahrhunderten bewährten Gießereitechnik. Fertigungsabläufe werden erfolgreich mit additiven Techniken vernetzt, wenn es um die Realisierung von komplexen Hinterschneidungen oder Geometrien geht. So können die besonders für die Energietechnik so existenziellen Laufräder von Turbinen in einer größeren Komplexität durch 3D-gedruckte Formkerne produziert werden. Gerade bei diesen Komponenten wimmelt es quasi von Hinterschneidungen. Der Aufwand beim Formenbau kann durch den Einsatz von additiven Techniken aber erheblich reduziert werden und außerdem sind neue Geometrien machbar.

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