Agent-3D Was mit 3D-Druck möglich ist

Redakteur: Simone Käfer

Von Dresden aus aus wird das europaweit größte Forschungsvorhaben zur Additiven Fertigung geführt. 4 Mio. Euro wurden dem Fraunhofer IWS vom Projektträger Forschungszentrum Jülich für Agent-3D bewilligt.

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Großflächig aufgebrachte Oberflächenstrukturen.
Großflächig aufgebrachte Oberflächenstrukturen.
(Bild: Bild: Fraunhofer IWS Dresden)

Das Projekt Agent-3D ist dem Zentrum für Additive Fertigung Dresden untergeordnet. Dort arbeiten die TU Dresden und das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS gemeinsam an Verfahren für die additive Fertigung. Die Dresdner setzen dabei auf eine breite Werkstoff- und Verfahrenspalette.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation” geförderten Projektes Agent-3D führt das Fraunhofer IWS ein Konsortium mit mehr als 100 Partnern, überwiegend klein- und mittelständische Unternehmen aus Ostdeutschland, um gemeinsam die Potenziale der Additiven Fertigung auszuloten, bestehende technische und wirtschaftliche Grenzen zu überwinden und Wachstum zu schaffen. Bis 2020 stellt das BMBF bis zu 45 Mio. Euro Fördermittel zur Verfügung, die durch Industriebeteiligungen in ungefähr gleicher Höhe ergänzt werden. Bisher wurden Strategie-, Management- und Technologieprojekten im Wert von 4 Mio. Euro vom Projektträger Forschungszentrum Jülich bewilligt.

Alle Verfahren und Materialien unter einem Dach

Dreh- und Angelpunkt für dieses in Europa bislang einmalige und größte Forschungs- und Entwicklungsvorhaben ist das Zentrum für Additive Fertigung Dresden. „Unser Alleinstellungsmerkmal ist es, Kunden aus der Wirtschaft und Partnern aus der Forschung technisch und wirtschaftlich bestmögliche Lösungen anbieten zu können, denn wir haben alle derzeit für die industrielle Anwendung relevanten Additiven Fertigungsverfahren unter einem Dach zusammengeführt”, erläutert Prof. Christoph Leyens die strategische Ausrichtung des Zentrums. „Auch in der Vielzahl der Werkstoffe, die wir verarbeiten können, sind wir führend: von metallischen Hochleistungswerkstoffen, über Kunststoffe, Keramiken und Multimaterialsysteme ist für jeden Anwendungsfall der geeignete Werkstoff dabei. Und ständig wird die Zahl der verfügbaren Werkstoffe erweitert”. Der Werkstoffwissenschaftler leitet im Fraunhofer IWS die anwendungsorientierten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zur Additiven Fertigung; gleichzeitig erforscht der Professor mit seinem Team von der TU Dresden grundlegende werkstoffwissenschaftliche Fragestellungen im 3D-Druck.

Diese günstigen Voraussetzungen nutzen Unternehmen aus der gesamten Welt, um gemeinsam mit den Dresdner Forschern neue Bauteile mittels 3D-Druck zu ermöglichen. „Wir entwickeln in Dresden heute schon Produkte von Morgen”, sagt Prof. Eckhard Beyer, Leiter des Fraunhofer IWS und ebenfalls Professor an der TU Dresden. „Unsere Kunden erhalten bei uns alles aus einer Hand, von der Prozessentwicklung bis hin zur Qualitätsprüfung der Bauteile”. Größten Zuspruch erhalten die Spezialisten derzeit aus den Gebieten Luft- und Raumfahrt, Energie- und Medizintechnik sowie Automobiltechnik und Werkzeugbau. Dresdner High-Tech hat unter anderem Eingang in die neueste Triebwerksgeneration moderner Flugzeuge gefunden, zeigt sich hochbelastbar in Raketenantrieben für die Raumfahrt und schafft wirtschaftliche Lösungen für den Kraftwerksbau.

Methode für große Bauteile

Neben den typischen Additiven Fertigungsverfahren zur Bauteilherstellung im Pulverbett, bei denen Metallpulver mittels Laser- und Elektronenstrahl schichtweise zu einem Festkörper verschmolzen werden, setzen die Dresdner auch auf Prozesse, bei denen Pulver oder Draht lokal zugeführt und mittels Laserstrahl aufgeschmolzen werden. Somit können nicht nur komplexe Formen im Pulverbett realisiert sondern auch große Bauteile hergestellt werden.

Zurzeit wird an einem Bauteil getüftelt, das mit einem Durchmesser von drei Metern mit einem Robotersystem gedruckt und gleichzeitig gefräst werden kann. Das ist absolutes Neuland, berichtet das Fraunhofer IWS, aber wenn das Experiment gelingt, bedeutet dies einen enormen Zeitgewinn im Vergleich zu dem herkömmlich gefrästen Bauteil und erhebliche Kosteneinsparungen.

Erst wird die Qualität geprüft

Nicht immer arbeiten die neuen Fertigungsverfahren fehlerfrei. Damit auch kleine Risse oder Poren, die später im Bauteil zu Qualitätsproblemen führen, entdeckt werden können, stehen im Zentrum für Additive Fertigung Dresden Computertomograph sowie Röntgendurchstrahlung für zerstörungsfreie Bauteilprüfung zur Verfügung. Zusammen mit detaillierten Werkstoffuntersuchungen und -prüfungen entsteht somit ein genaues Abbild des Herstellungsprozesses und der Eigenschaften der Bauteile. Nur wenn die Qualität stimmt, können die Bauteile für den Einsatz freigegeben werden.

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