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Metall-3D-Druck

So verändert sich die additive Fertigung von Metallkomponenten

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Fraunhofer-Institut für Lasertechnik
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Franke GmbH
Mikron Switzerland AG, Division Tool

Möglichkeiten und Grenzen des 3D-Drucks

Die Additive Fertigung bietet laut Leuders erhebliche Nachhaltigkeitspotenziale. Insbesondere bestehen diese durch die Möglichkeit, den Materialeinsatz drastisch zu reduzieren. So wird im Gegensatz zu subtraktiven Fertigungsverfahren nur soviel Material genommen, wie tatsächlich für das Bauteil benötigt wird. Späne gibt es auch keine. Auch in der späteren Nutzungsphase zeigten sich oftmals Vorteile. So etwa durch weniger Ausschuss oder geringere Taktzeiten für den Aluminiumdruckguss respektive den Kunststoffspritzguss, wenn additiv gefertigte Werkzeuge mit konturnaher Kühlung eingesetzt werden, so der Experte. Wichtig sei auch die Reparatur und Wiederaufbereitung von Werkzeugen und Bauteilen, was durch den 3D-Druck wesentlich erleichtert werde. Allerdings gibt es auch Herausforderungen, wie Leuders zugeben muss. Denn die additive Fertigung sei für die Industrie immer noch relativ jung, sodass es unter anderem hinsichtlich der Automatisierung und Prozesssicherheit noch Optimierungsbedarf gebe.

Und Lantzsch sagt, dass die Potenziale der additiven Fertigung vor allem durch die Machbarkeit komplexer Geometrien und maßgeschneiderter Produkte besteht, die mit üblichen Verfahren kaum herstellbar sind. Klar sei auch, dass durch die gezielte Materialnutzung, der Ressourcenverbrauch erheblich reduziert werde. Dieser Vorteil sei besonders relevant, wenn man den gesamten Lebenszyklus eines Produkts betrachte. Denn Lantzsch betont, dass man auch wissen muss, dass die Herstellung und Aufbereitung des Materials energieintensiv ist. Auch sei die Integration in bestehende Produktionsprozesse oft noch schwierig, weil der 3D-Druck für viele als Inselprozess eingestuft werde.

Diese Herausforderungen muss der 3D-Druck meistern

Für Leuders ist ein entscheidender Punkt die Entwicklung von neuen Prozessrouten, um den technischen und wirtschaftlichen Anforderungen der Anwender gerecht zu werden. Auch die Auslegung und Gestaltung der additiv gefertigten Bauteile und Werkzeuge spiele dabei eine erhebliche Rolle. Nicht zuletzt ist die additive Fertigung bei Voestalpine eng mit dem Thema Werkstoffe verknüpft, wie der Experte anmerkt. So arbeite man im Konzern intensiv an der Entwicklung neuer Materialien und deren Nachbehandlungen, um die technischen Potenziale des metallischen 3D-Drucks voll ausschöpfen zu können.

Lantzsch sieht eine der größten technischen Hürden, vor der die additive Fertigung derzeit steht, in der Materialvielfalt. Denn viele der aktuell verwendeten Materialien sind ursprünglich nicht für die additive Fertigung entwickelt worden. Das führe oft zu Kompromissen in der Qualität und Performance. Deshalb kooperiert das ILT mit Materialherstellern, um die Qualifizierung neuer Materialien für die additive Fertigung zu beschleunigen. Auch arbeitet man in Aachen intensiv daran, die Prozesssicherheit zu verbessern und die bestehenden Anlagen weiterzuentwickeln, damit additive Verfahren stabiler und effizienter werden. Ein weiteres großes Thema sei die Standardisierung von Prozessen, um eine gleichbleibende Qualität auch in der Serienproduktion garantieren zu können.

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