Druckwelle – ingenieur.de-Podcast zur Additiven Fertigung

Die additive Fertigung ist teuer. Mitverantwortlich: das Postprocessing. Ein Teil davon ist die Pulverentfernung. Das Unternehmen Solukon automatisiert diesen Schritt. Wie? Das erklärt CEO Andreas Hartmann in dieser Folge. Es geht um Maschinenbau, smarte Software und clevere Aktorik.

Forschende der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) drucken transparente keramische Mikrobauteile. Gruppenleiterin Johanna Sänger spricht in dieser Folge über potenzielle Anwendungsfelder und technische Herausforderungen. Konkret geht es um Hochleistungsphotonik in anspruchsvollen Umgebungen, um medizintechnische Anwendungen und um die 2-Photonen-Polymerisation. Hier erleben Sie Hightech – sympathisch und verständlich erläutert!

Frank C. Herzog hat die Concept Laser GmbH gegründet. Damit zählt er zu den Urvätern des Metall-3D-Drucks. Heute investiert er in den Nachwuchs. In der Jubiläumsfolge der „Druckwelle“ lässt er die Historie Revue passieren – und wagt einen optimistischen Ausblick. Deutschland als Mutterland des Metalldrucks könne auch zukünftig tonangebend bleiben. Voraussetzung: Mut und Fantasie! Und zwar sowohl bei den Firmen, die die Technologie bereit stellen, als auch bei allen Anwendern. Eine sehr klare Meinung hat der „AM-Dinosaurier“ auch zum Thema KI sowie dem Wettbewerb um Bauraumgröße und Strahlquellenzahl.

Arno Held ist Managing Partner bei AM Ventures – und verwaltet 100 Mio. €. Als Wagniskapitalgeber entscheidet er seit genau zehn Jahren über Wohl und Wehe Tausender Start-ups aus dem 3D-Druck-Universum. In dieser Folge erläutert er erfrischend offen, wer mit seiner Unterstützung rechnen darf, wie sich die Gründerlandschaft seit 2015 gewandelt hat, welche Investments Spaß machten und welche Deals er bereut.

Wer wissen will, wie die additive Fertigung zum eigenen Unternehmenserfolg beitragen kann, braucht eine individuelle Roadmap. Genau jene verspricht der „AM I Navigator“. Wie er funktioniert und wer hinter der gleichnamigen Initiative steckt, erklärt in dieser Folge Karsten Heuser, VP Additive Manufacturing bei Siemens. In aller Kürze: Für jede interessierte Firma ermitteln DyeMansion, Eos, HP, Stratasys, Forward AM und Siemens den aktuellen Reifegrad: Tastet sich das Unternehmen gerade erst an die junge Technologie heran? Oder fehlt nur noch der letzte Schritt hin zur vollautonomen Fertigung? Auf Basis dieses Status quo planen die Initiatoren dann weitere Maßnahmen. Er- und vermittelt werden sie in kooperativen Workshops. Kosten für die Beratung: aktuell keine.

Jörg Sander, AM-Experte im Rüstungskonzern Hensoldt, erklärt in dieser Folge die Möglichkeiten des „Frontline-Printing“ – und dessen Limitationen. Außerdem erklärt er, wo der 3D-Druck in der hauseigenen Fertigung eingesetzt wird. Ein Beispiel: Das Hochleistungsradar TRML-4D, dass aktuell in der Ukraine eingesetzt wird. Zusätzlich macht er deutlich, wie das additive Fertigen von Leitungsträgern (Platinen) die gesamte Elektronikindustrie verändern wird.

Betonstrukturen werden schon seit ein paar Jahren additiv aufgebaut, jedenfalls vereinzelt. Das Manko dabei: Alle Armierungseisen, die für Zugfestigkeit sorgen, müssen während des Schichtprozesses manuell eingebracht werden. Forschende aus Deutschland wollen das perspektivisch ändern. Im ersten Ansatz konzentrieren sie sich auf eine Kombination aus selektiver Zementleim-Intrusion (SPI) und Lichtbogen-Auftragsschweißen (WAAM). Das Vorgehen: Zunächst wird Drahtmaterial zu Metallstangen verschmolzen. Anschließend wird eine feine Sandkörnung aufgeschüttet und mit Hilfe eines zielgenau verdüsten Bindemittels verfestigt. Diese Schritte wiederholen sich wechselseitig – bis das Bauteil fertig ist und aus dem Sandkuchen entnommen werden kann. Soweit die Theorie... Den aktuellen Stand der Praxis erläutert Felix Riegger von der TU München in dieser Folge.

Dieter Schwarze hat das Pulverbett-basierte Laserschmelzen in den 1990er Jahren industrietauglich gemacht. Bis heute ist das Verfahren im Metallbereich führend. In dieser Podcast-Folge erklärt der promovierte Physiker, wie aus der grundlegenden Idee ein Standard wurde. Und er skizziert, wo die Reise künftig hingeht. Dabei geht es vor allem um die Frage, ob es sinnvoll ist, die Zahl der Strahlquellen immer weiter zu erhöhen. Spoileralarm: Schwarze hält diesen Weg für unwirtschaftlich. Und er hat stichhaltige Argumente…

Noch ist der Anteil der additiven Fertigung an der gesamten Industrieproduktion verschwindend klein: 0,13%. Wohlers-Analyst und -Berater Christian Seidel, Professor an der Hochschule München, geht aber von einem starken Wachstum aus. In den nächsten zehn Jahren werde sich das Markvolumen verzehnfachen. „Einpendeln wird sich die Quote langfristig irgendwo zwischen 1% und 10%.“ Dabei gebe es durchaus Einsatzfelder, in denen der Anteil deutlich höher sein werde, etwa im Triebwerksbau. Der Experte vergleicht die additive Fertigung mit einem Tanker: Ist sie erstmal in Bewegung, ist sie kaum noch aufzuhalten. Dabei gebe es nicht diese eine große, alles dominierende Killer-Applikation. „Was die Technik stark macht, ist stattdessen ihre Vielfältigkeit, ihre Flexibilität.“ Einschätzungen zu einzelnen Technologien – im Kunststoff- und im Metallbereich – gibt der Experte in dieser Folge.

Wenn Bauteile nicht nur fest und steif, sondern auch noch leicht sein sollen, bestehen sie oft aus Faserverbundwerkstoffen. Nachteil: Zur Herstellung braucht es meist teure Formen. Eine Alternative bietet das US-Unternehmen Markforged: Es verarbeitet seit ein paar Jahren Kohlefasern in Schmelzschichtdruckern. (Details dazu hören Sie in Folge 11.) Einen dritten Weg gehen nun Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT): Sie haben es geschafft, Fasern in das Pulverbett eines Laser-Sinter-Druckers zu legen. Ergebnis: Die Bauteile haben ein vergleichsweise gute Oberfläche und verlangen keine Stützstrukturen. Dadurch ist die perspektivische Produktivität des Prozesses dem der Schmelzschichtverfahren überlegen. Details verrät in dieser Folge der wissenschaftliche Mitarbeiter Simon Zeidler.

Das Unternehmen Nano Dimension ermöglicht den schnellen Aufbau von Multi-Layer-Leiterplatten und Elektromotoren. Wie das funktioniert, weiß Stephan Krause. Er ist verantwortlich für den Vertrieb in der EMEA-Region. „Wir arbeiten stets mit zwei Druckköpfen. Jeder hat etwa 500 piezoelektrische Düsen. Der eine Kopf bringt das Substratmaterial aus – ein Dielektrikum auf Acrylatbasis. Der andere verteilt Tinte, die zu 30 % bis 60 % mit Nanopartikeln aus Silber gefüllt ist.“ Schichtweise ausgehärtet werde mit IR- oder UV-Strahlern. Weitere Details zum Verfahren und den Einsatzgebieten verrät der gebürtige Hamburger hier im Podcast.

Was haben Julian Nagelsmann und Kai Laugsch gemeinsam? Sie sind beide Mitte 30 – und sie sind beide Bundestrainer: Der eine arbeitet für die DFB-Auswahl, der andere für die AM-Nationalmannschaft. (DFB steht für Deutscher Fußballbund, AM steht für Additive Manufacturing, also 3D-Druck.) Beide Männer sind maximal motiviert – und trotzdem gingen sie jeweils mit leeren Händen aus den jüngsten, internationalen Wettbewerben hervor. Dennoch haben beide auch gewonnen: An Sympathie und an Erfahrung. Was sie unterscheidet: Über Nagelsmann wurde zuletzt fast alles gesagt. Über Laugsch noch nicht. Deshalb kommt der Südwestfale in der aktuellen Folge des Podcasts „Druckwelle“ zu Wort. Der 36-Jährige schildert, wie die Weltmeisterschaft der Berufe, die „WorldSkills 2024“, verliefen. Sein besonderes Augenmerk gilt dabei natürlich dem AM-Team. „Unser Finalist in Lyon, Fabian Eisenschink von der Krones AG, erreichte am Ende den 9. Platz.“ Dies sei unter den gegebenen Voraussetzungen höchst respektabel. „Asiatische Teilnehmer werden für den Wettbewerb von ihren Unternehmen über Monate weitestgehend freigestellt.“ Auch sei die gestellte Hardware eher in Fernost im Einsatz – weniger in Europa. Auf der Druckwelle erklärt der Trainer, welche anspruchsvollen Aufgaben es im Rahmen der sechstägigen WM zu lösen galt – und warum die deutsche Nationalmannschaft beim nächsten Wettbewerb gewinnen wird…

Artificial Intelligence (AI, dt: künstliche Intelligenz) und Additive Manufacturing (AM, dt: additive Fertigung) haben eines gemeinsam: ihr Innovationstempo ist atemberaubend. Fast jeden Tag werden neue, disruptive Anwendungen vorgestellt. Was passiert, wenn man beide kombiniert? Wird die Technologie-Welt dann aus den Angeln gehoben? Und welchen Einfluss hat das auf die Arbeitswelt? Braucht es dann noch Konstruktions-Ingenieure, Maschinenbediener und Materialentwickler? In dieser Folge hören Sie ein paar einschlägige Prognosen. Aufgestellt haben sie Nikolai Zaepernick, internationaler Vertriebschef vom Druckergiganten Eos, Eric Klemp, verantwortlich für Additive Manufacturing und Fuel Cells bei Whitecell Eisenhuth, Franz-Josef Villmer, einer der erfahrensten AM-Professoren in Deutschland, Michael Eichmann, Director Business Development EMEA beim Branchenriesen Stratasys sowie Kunststoffexperte Stefan Josupeit, Leiter der Pulverbettfusion bei der Forward AM Technologies GmbH, unlängst hervorgegangen aus dem BASF-Konzern.

Mit dem neuen SAAM-Verfahren („Submerged Arc Additive Manufacturing“) lassen sich schnell großvolumige Metallteile in hoher Qualität zu vergleichsweise geringen Kosten herstellen – jedenfalls theoretisch. Wie weit die Praxis aktuell ist, erläutert in dieser Folge einer der bekanntesten Köpfe innerhalb der deutschen AM-Szene: Carl Fruth, Aufsichtsratschef der FIT AG. Er schildert erfrischend offen, wie die Technik funktioniert, wer sie vorantreibt – und wo noch Herausforderungen lauern. Prädikat: hörenswert!

Thu, 25 Jul 2024 04:00:00 +0000 https://druckwelle.podigee.io/89-new-episode c79c5eb079911f83471b7744bc813297 Das Unternehmen Outokumpu zählt zu den größten Herstellern von rostfreiem Stahl, weltweit. Am Standort Krefeld betreiben die Finnen eine beeindruckende Verdüsungsanlage zur Erzeugung von Metallpulvern. Ihr Ziel: Neue Legierungen für Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Verteidigung und die speziellen Bedürfnisse von Hidden Champions. Kurzum: Werkstoffwissenschaft auf hohem Niveau! In Gebäude 28, Halle 6, ist gar nichts ist von der Stange – aber alles recycelt. Die Druckwelle hat das junge Team besucht – während der Arbeitszeit. Marten Franz, Head of Metal Powder Business, hat sich spontan ein Mikrofon umbinden lassen. Hier das Ergebnis… Abo-Angebote der VDI nachrichten: https://www.vdi-nachrichten.com/abos Gratis-Newsletter der Fachzeitschrift „Konstruktion“: www.ingenieur.de/nl 89 full no ingenieur.de in Kooperation mit VDI nachrichten

Thu, 11 Jul 2024 04:00:00 +0000 https://druckwelle.podigee.io/88-new-episode f5b9cca3582d7da65270f9173e85767d YouTuber Stefan Hermann begeistert tausende Fans mit seinen teils irrwitzigen Experimenten zum 3D-Druck. In dieser Podcast-Folge gibt der Maschinenbau-Ingenieur einen Überblick über das, was er in seiner „CNC Kitchen“ bereits zusammengekocht hat. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf einem seiner jüngsten Geistesblitze: der Umgestaltung eines Filament-Druckers in eine Spritzgießmaschine. Der sympathische Krauskopf aus Baden-Württemberg erläutert, welche Hürden er überspringen musste, bis er letztlich ein isotropes, spritzgegossenes Abbild seiner selbst in den Händen hielt – hergestellt ausschließlich mit 3D-Druck-Hardware. Prädikat: Inspirierend! Vier Wochen Probe-Abo von VDI nachrichten Plus: https://www.vdi-nachrichten.com/4wo Kostenlose E-Paper-Ausgabe der Fachzeitschrift „Konstruktion“: www.ingenieur.de/konausgabegratis Anregungen und Kritik: sasche@vdi-nachrichten.com 88 full no ingenieur.de in Kooperation mit VDI nachrichten

Gerd Witt zählt zu den erfahrensten Experten für Additive Manufacturing (AM) in Deutschland. In Fachkreisen wird der jüngst emeritierte Inhaber des Lehrstuhls für Fertigungstechnik an der Universität Duisburg-Essen auch „Prof. 3D-Druck“ genannt. In dieser Folge erklärt er, wie sich die junge Technologie mutmaßlich weiterentwickeln wird. Eine große Dynamik erwartet er u.a. bei den genutzten Materialien und den daraus resultierenden Produkteigenschaften. Als Beispiel verweist er auf metallische Gläser, die sich erst mittels 3D-Druck vergleichsweise einfach herstellen bzw. in Form bringen lassen. Ferner berichtet der umtriebige Ingenieur von seinem Engagement für AM-Start-ups sowie für ein 3D-Druck-Kompetenzzentrum in Duisburg. Am Ende verrät er, dass er sich vorstellen könnte, selbst ein Unternehmen zu gründen. Inhaltlich schwebt ihm eine Kombination aus AM und KI vor. Was noch fehle, seien die richtigen Mitstreiter…

Thu, 13 Jun 2024 04:00:00 +0000 https://druckwelle.podigee.io/86-new-episode 9cb8ff0acab27baf06595c1d0ad6c9c2 Stefanie Brickwede ist Leiterin des Konzernprojekts „3D-Druck@Deutsche Bahn“. In diesem Podcast erklärt die Expertin, wie und wo ihr Arbeitgeber die additive Fertigung nutzt. (Überraschenderweise geht es dabei nicht nur um Fahrzeuge, sondern etwa auch um historische Bahnhöfe.) Die Wahlberlinerin ist außerdem im Strategiebeirat der „Initiative Leichtbau“, gefördert vom Bundeswirtschaftsministerium. In dieser Rolle erklärt sie, warum Materialersparnis immer wichtiger wird – und zwar nicht nur technologisch. Außerdem lädt sie interessierte UnternehmerInnen und ForscherInnen ein, sich im Netzwerk MAG („Mobility/Medical goes Additiv“) zu engagieren. Denn dort gebe es nur GewinnerInnen. Ein weiteres Augenmerk legt die 51-Jährige auf „Women in AM“ sowie auf Hochschulangehörige, die mittels 3D-Druck die Welt verbessern wollen. Prädikat: belebend. Deshalb: reinhören! https://www.vdi-nachrichten.com/abos http://www.ingenieur.de/konausgabegratis 86 full no ingenieur.de in Kooperation mit VDI nachrichten

Thu, 30 May 2024 03:30:00 +0000 https://druckwelle.podigee.io/85-new-episode 7450f8196743e49c53781b439e0409bf Die Kostüme der von den Marvel-Studios produzierten „Black Panther“-Filme sind oscarprämiert. Teile davon wurden designt und gedruckt von Julia Körner. Sie erklärt in dieser Folge, wie sie die neueste Stratasys-Technologie für ihre Kollektionen einsetzt. Die gebürtige Österreicherin nutzt aber nicht nur das Polyjet-Verfahren – sie fertigt auch Accessoires per Stereolithographie. Teile ihrer beeindruckenden Werke wurden ausgestellt im Metropolitan Museum (MET) in New York und im Palais des Beau Arts in Brüssel. Die Kreativität der Architektin und Produktdesignerin ist allerdings nicht auf Mode beschränkt… Deshalb: reinhören! Hier trifft Hightech auf Kunst. Interesse an weiteren Technologie-Themen? Ein kostenloses Probeabo von „VDI nachrichten+“ gibt es hier: https://www.vdi-nachrichten.com/4wo. Und in die Zeitung können Sie hier reinschnuppern: www.vdi-nachrichten.com/lesen 85 full no ingenieur.de in Kooperation mit VDI nachrichten

Die Theorie ist toll: Der 3D-Druck von Häusern wird das Bauen wieder erschwinglich machen und die vielerorts herrschende Wohnungsnot abmildern. Die Praxis sieht leider anders aus: Bislang stehen in ganz Deutschland vielleicht zehn der schichtweise aufgebauten Unterkünfte. Ein Grund dafür: Der benötigte Beton muss spezielle Eigenschaften haben. Er muss zum Beispiel extrem schnell aushärten, um die nächste Schicht tragen zu können. Erreicht wird das mit Additiven, die in einem genau definierten Verhältnis im Rohmaterial homogen dispergiert sein müssen. Das dazu benötigte Know-how haben bislang nur wenige Hersteller. Dementsprechend wird das spezielle Baumaterial zentral hergestellt und teils über weite Strecken zur Baustelle gefahren. Günstig ist das natürlich nicht ... Abhilfe schaffen will das Liechtensteiner Start-up Medusa AG. Ihr Druckkopf kann Standard¬betone in Form bringen. Wie das möglich ist, lässt sich Geschäftsführer Yannick Maciejewski kaum entlocken. Er verrät nur, dass die Additive vor Ort beigemengt werden. „Der Beton wird außerdem durch unsere Pumpe und den Druckkopf so beeinflusst, dass er sofort zum Stehen kommt.“ Der Druckkopf ist rund 1,5 m hoch. Er lässt sich laut Hersteller in alle gängigen Portalsysteme integrieren. Auch das Anflanschen an Sechs-Achs-Roboter (auf Linearachse) ist möglich. Die Ausbringungsmenge liegt laut Co-Gründer Frank Strietzel bei bis zu 2,5 m3 pro Stunde. Eine 3 m breite und 1,4 m hohe, doppelwandige Mauer ließe sich in rund 30 min aufbauen. Zur Bedienung der Anlage würden zwei Arbeiter genügen. Weitere Details, etwa zu Anlagenkosten und etwaigen Armierungen, verraten die Gründer in dieser Folge.

Stefan Ritt hat so viel Einblicke in die Geschichte der additiven Fertigung, wie kaum ein Zweiter. Er hat sowohl bei weltweit agierenden Unternehmen gearbeitet (etwa SLM Solutions) als auch in in kleinen Firmen (z.B. 3YourMind). Der Norddeutsche berät AM-Start-ups und hat selbst gegründet. In dieser Folge erlaubt das AM-Urgestein unterhaltsame Einblicke in die Anfangsphase des 3D-Drucks in Deutschland. Er verrät aber auch, wohin die Reise führen wird. Interessant sind u.a. seine Ansichten zum Einfluss von KI und zum Fachkräftemangel.

Das Universitätsklinikum Münster ist das weltweit erste Krankenhaus, dem es erlaubt ist, medizinische Produkte in direkter Nähe der Patientenversorgung additiv herzustellen und zu verwenden. Bisher drucken die Fachleute u. a. personalisierte Schablonen zum Schneiden und Bohren. Sie ermöglichen hochpräzise Arbeiten, etwa im Grenzbereich zwischen Karzinom und gesundem Gewebe. Außerdem stellen die Mediziner Knochenmodelle her, an denen Implantate angepasst werden. Ein drittes Einsatzgebiet sind Modelle, anhand derer den Patienten erklärt wird, welche Behandlung geplant ist. Noch setzen die Münsteraner lediglich Kunststoffdrucker ein, darunter einen 1,4 t schweren, großvolumigen SLS-Drucker sowie einen DLP-Drucker. Details zu Anwendungsfällen erklärt in dieser Folge Martin Schulze, promovierter Ingenieur und Oberarzt. Obendrein wagt er eine Prognose, was künftig in der Schnittmenge aus Ingenieurkunst und Hightechmedizin entstehen kann.

Steile These: Philipp Utsch und Jan Gierse behaupten, die „kompromisslosesten Messer der Welt“ herzustellen. Niemand anderes biete eine vergleichbare Kombination aus Stabilität und geringem Gewicht. Möglich macht das ein additiv gefertigter Griff aus Titan, kombiniert mit hochwertigen Klingen aus Solingen. In dieser Folge erklärt das Duo im Detail, wie die Messer hergestellt werden, was mit den scharfen Schätzen alles möglich ist und wie sie es geschafft haben, Geldgeber und Maschinen für ihre UG Tools GmbH zu finden.

Das Direct Manufacturing Research Center (DMRC), angesiedelt an der Universität Paderborn, zählt zu den ältesten und renommiertesten AM-Forschungsinstituten Deutschlands. Dank zahlreicher Kooperationen mit Konzernen und KMU steht die Praxis stets im Vordergrund. Entsprechend umworben sind die AbsolventInnen auf dem Arbeitsmarkt, entsprechend viele Ausgründungen gibt es bereits. In dieser Folge zeigen acht promovierte Alumni auf, was sie gelernt haben und wohin ihr Weg sie führte. Außerdem erklären sie, welche Projekte und Technologien sie am meisten faszinieren. Zuvor skizziert Eric Klemp, Co-Initiator und ehemaliger Geschäftsführer der Einrichtung, wer im sympathischen DMRC-Team mitmachen darf – und wie die Stimmung rund um den Mersingweg 3 in Paderborn ist.

Die Berliner AdditiveStream GmbH haucht verschlissenen Bauteilen neues Leben ein – Sub-Millimeter genau, dutzendfach, individualisiert, in einem einzigen Baujob, per LBPF, basierend auf Multi-Laser-Maschinen. Mit anderen Worten: Falls Sie alternde Turbinenschaufeln reanimieren oder Produkt-Rohlinge in höchster Präzision additiv en gros vollenden wollen: Ohren auf! Mitgründer Simon Feicks erklärt hier die Details. On top: Haben Sie Interesse am Konstruieren? Dann wartet hier ein Bonbon auf Sie – nämlich der kostenlose Newsletter der Fachzeitschrift „Konstruktion“. Interesse? This way: www.ingenieur.de/nl

Ist das der heilige Gral der Produktionstechnik? Eine Maschine, die vollautomatisiert eine Konstruktionsdatei in ein endbearbeitetes Bauteil überführt? Dann hat die toolcraft AG schon eine Hand am Pott! Die Bayern haben nämlich einen 6-Achs-Roboter mit einem Aggregatwechselsystem ausgerüstet. Der Roboter holt sich – je nach Bedarf – eine Laser/Pulver-Auftragsdüse oder eine subtraktiv agierende Spindel aus dem „Bahnhof“ – binnen Sekunden! Und die Spindel holt sich ihrerseits diverse Fräsköpfe oder Bohrer aus einem Magazin. Aber das ist nur der Anfang… Technologievorstand Christoph Hauck erläutert in dieser Folge, wie die Technologie funktioniert – und wie sie erweitert werden kann. Spoileralarm: Auch die Kunststoffverarbeitung ist möglich. Bonbon on top: Wollen Sie regelmäßig Infos zur Additiven Fertigung? Dann schauen Sie doch mal hier: www.vdi-nachrichten.com/lesen. Und hier: www.ingenieur.de/konausgabegratis

Heutzutage genügt eine gewisse Portion Ingenieursgeist und ein wenig Spaß am Konstruieren, um faszinierende Projekte mittels 3D-Druck zu realisieren. Ein perfektes Beispiel dafür liefert Luis Marx. Der Jungingenieur stellt auf seinem Youtube-Kanal „Luisengineering“ Projekte vor, auf welche die Welt gewartet hat – oder auch nicht. In dieser Folge stellt er einige seiner besten Maschinen (und größten Fehlschläge) vor. Vorsicht: Suchtgefahr!

Das Jungunternehmen Quantica kombiniert die Möglichkeiten der Stereolithografie (SLA) mit denen des Material Jettings (MJ). Die Berliner können also fein strukturierte Bauteile aus Hochleistungskunststoffen erstellen – im mehrfarbigen Multimaterialmix. Selbst vor der Nutzung gefüllter Harze schrecken die Hauptstädter nicht zurück: Ihre Drucker verdauen problemlos Metall-, Glas oder Keramik-Partikel. Möglich wird dadurch beispielsweise der additive Aufbau von fotorealistischen Dentalprothesen oder von elektronischen Leiterplatten. Details zur Technologie und zu Nutzungsmöglichkeiten erklärt Quantica-COO Marcel Strobel in dieser Folge.

Auftragsverfahren gibt es in der Additiven Fertigung viele. Einige wurden in diesem Podcast schon intensiv beleuchtet: Laser trifft auf Pulver (Folge 3), Lichtbogen trifft auf Draht (Folge 26), Elektronenstrahl trifft auf Draht (Folge 31) sowie das Kaltgasspritzen (Folge 4). Beinahe erstaunlich ist, dass die Kombination aus Draht und Laser bisher kaum eine Rolle spielt. Dabei hat sie durchaus einige Vorteile zu bieten. So ist das Rohmaterial vergleichsweise günstig und unkompliziert in der Handhabe. Weitere Details erklärt in dieser Folge einer der Pioniere der drahtbasierten Laser Metal Deposition (LMD): Rainer Beccard, Geschäftsführer und Gründer der Herzogenrather Lunovu GmbH.

Damit Maschinen und Werkzeuge fit sind für die Industrie 4.0, müssen sie kontinuierlich Zustands- und Belastungsdaten übermitteln. Dazu braucht es Sensoren mit Sendern. Bislang werden die Sensoren meist manuell auf die zu überwachenden Komponenten aufgebracht, beispielsweise geklebt. Das Problem daran: Die manuelle Applikation ist oft nicht präzise genug – schließlich arbeiten die Sensoren im µm-Bereich, um Vibrationen, Beschleunigungen oder kleinste Verformungen zu registrieren. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT umgehen das Problem, in dem sie das Messgitter der Sensorik auf die Bauteile aufdrucken – oder sogar in die Bauteile eindrucken. Das passiert mittels Material-Jetting. Zum Einsatz kommen dabei spezielle, leitfähige Tinten. Details zu diesem Ansatz erklärt Samuel Moritz Fink, ILT-Gruppenleiter Dünnschichtverfahren, im Podcast „Druckwelle“, Folge 73.

Optische Systeme sind teuer, weil Linsen geschliffen, aufeinander abgestimmt und montiert werden müssen. Die Printoptix GmbH ändert das gerade. Das Stuttgarter Jungunternehmen erzeugt ganze Baugruppen in optischer Qualität in einem Schritt. Nacharbeiten und Montage entfallen. Möglich machen das die Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) sowie proprietäres Prozesswissen. In dieser Folge erklärt Geschäftsführer Nils Fahrbach die Details, in verständlichen Worten. Anwendungsfelder der Innovation finden sich in der Laser- und Medizintechnik sowie im Bereich Augmented Reality. Eine Serienfertigung ist bereits realisiert, eine Massenfertigung – etwa für Smartphones – zumindest denkbar.

Der Leichtbau gehört zweifelsohne zu den Megathemen in der Produktionstechnik – schließlich verspricht er Ressourceneffizienz und Energieersparnis. Gerne genutzt werden in diesem Zusammenhang Faserverbundwerkstoffe, also etwa CFK oder GFK. Problematisch dabei: Meist müssen zunächst mit großem Aufwand Formen geschaffen werden, in denen sich Fasern und Matrixmaterial verbinden können. Dass es auch anders geht, beweist die AMC GmbH (Automotive Management Consulting). Die Oberbayern haben die „xFK in 3D“-Technologie entwickelt. Kernidee: Roboter legen vorimprägnierte Fasern im Raum aus. Möglich machen das geschickt positionierte Umlenkkörper, die später aus dem Bauteil entfernt werden können. Ergebnis sind ultraleichte und hochfeste Bauteile. In der Produktion eingesetzt werden neben Kohle- und Glasfasern auch verschiedene Naturfasern – denn Nachhaltigkeit ist für AMC-Chef Rainer Kurek eine Herzensangelegenheit. Details zum Verfahren erklärt er in dieser Folge.

Wer eine klassisch hergestellte – also gefräste – Spritzgießform will, muss regelmäßig rund acht Wochen darauf warten. Deutlich schneller geht es mit einer Technologie, die gerade in Rostock entwickelt wurde. Sie verspricht aber nicht nur eine Zeitersparnis – sondern obendrein bessere Produkte für weniger Geld. Wie das möglich ist? Natürlich per additiver Fertigung! Sie erlaubt die Integration konturnaher Kühlkanäle, also kürzere Zykluszeiten. Beim Drucken setzen sie die Hansestädter aber nicht auf das pulverbettbasierte Laserschmelzen – was teure Anlagen und hochpreisige Materialien voraussetzen würde. Ihre Zauberformel heißt „Composite Extrusion Modeling“. Dabei wird MIM-Granulat (Metal Injection Molding) per Schmelzschichtung in Form gebracht, dann entbindert und abschließend gesintert. Verarbeitet wird das vergleichsweise günstige MIM-Material auf Druckern des Rostocker Jungunternehmens AIM3D. Details zum Verfahren erläutert in dieser Folge Hermann Seitz, Inhaber des Lehrstuhls für Mikrofluidik an der Universität Rostock.

Die Traditions-Konditorei „Café Baumann“, gegründet 1908, setzt auf die additive Fertigung. Ihr Ziel: individualisierte Objekte aus Schokolade. Die süße Köstlichkeit wird bei den Koblenzern allerdings nicht unmittelbar per Schmelzschichtung in Form gebracht – das wäre bei dreistelligen Losgrößen unwirtschaftlich und zu langwierig. Gedruckt wird stattdessen zunächst eine Positivform des Zielobjekts. Diese wird anschließend in einer Vakuum-Tiefziehmaschine zur Negativform umgewandelt. Es wird also eine erwärmte Folie an die Positivform gezogen. Damit dabei alle Feinheiten des Originals im Kunststoff abgebildet werden, müssen winzige Luftkanäle in die Positivform integriert werden. Diese Erfahrung jedenfalls hat der Geschäftsführer der Confiserie, Konditor-Meister Felix Warnecke-Brühl gemacht. Er erläutert in dieser Folge außerdem, wie die Druckdateien entstehen, wie die fertigen Formen gefüllt werden, was die Schokoladen-Objekte kosten, wie man sie ordert, welche Variationen möglich sind und – last but not least – wie sie schmecken.

Der große Vorteil des klassischen, filigranen Metalldrucks im Pulverbett (Selective Lasermelting, SLM) ist die hohe Auflösung und die daraus resultierende Endkonturnähe der Bauteile. Möglich machen das feine Pulverschichten (30 µm bis 50 µm) und winzige Laserspots. Unter diesen Voraussetzungen dauert der Herstellungsprozess allerdings stets sehr lange – und trotzdem müssen die Bauteile regelmäßig nachbearbeitet werden, etwa an Funktionsflächen. Forschende des Laserinstituts der Hochschule Mittweida (LHM) haben sich deshalb überlegt, alles zwei bis drei Nummern größer zu machen: Ihre Pulverpartikel können einen Durchmesser von mehreren Millimetern haben, ihre Laserspur kann auf bis zu 6 mm verbreitert werden. Entsprechend stark muss die Strahlenquelle natürlich sein: Bisher sind 4 kW erprobt, 16 kW sollen es vielleicht werden. Ziel sind Aufbauraten von bis zu 10 kg/h im Stahlbereich – pro Laser. Die Sachsen arbeiten gerade an einem Drucker mit einem 4 m3 großen Bauraum. Was in diesem Giganten entstehen kann, wie die Schutzgasführung gelingt und welche Kosten bei Hardware und Materialien anfallen, erklärt in dieser Folge André Streek, Professor für die lasergestützte additive Fertigung und die Digitalisierung von Laserprozessen.

Pkw-Hersteller und deren Zulieferer stehen unter Zugzwang: Die EU plant einen Grenzwert für Feinstaub-Emissionen aus Bremsabrieb von 7 mg/km. Die tatsächlichen Werte liegen aktuell aber zwischen 10 mg/km und 40 mg/km. Helfen will die HPL Technologies GmbH. Das Aachener Jungunternehmen stellt Bremsscheiben her, die fast gar keinen Feinstaub mehr verursachen. Außerdem rosten die Bauteile angeblich nie. Und sie senken – dank einer Gewichtsreduktion – den CO2-Ausstoß bzw. den Energiebedarf jedes Fahrzeugs. Wie das möglich ist? Mit einem speziellen Schichtsystem, erzeugt per 3D-Druck. Details dazu verraten in dieser Folge die Gründer des Unternehmens: Johannes Henrich Schleifenbaum und Phillip Utsch.

Klingt fast zu gut, um wahr zu sein: Ein komplett CO2-neutrales Polymerpulver für die additive Fertigung!? Das Unternehmen Eos hat es entwickelt! Gewonnen wird es aus Rizinusbohnen. Und die klimaschädliche Konsequenzen von deren Anbau werden durch Investitionen in Umweltprojekte kompensiert. Der Name des Materials: „Eos PA 1101 ClimateNeutral“. Auch im Metallbereich haben die Bayern Innovationen am Start, die den CO2-Fußabdruck der Produktion verkleinern: Ein Beispiel ist die Software-Lösung „SmartFusion“. Sie erlaubt es, deutlich weniger Stützstrukturen drucken zu müssen. Ergebnis: Es wird sowohl Material als auch Energie gespart! Wie das möglich ist, erklärt in dieser Folge die Eos-Regionaldirektorin für die DACH- und Benelux-Region: Tina Schlingmann. Sie gibt außerdem eine Überblick über sonstige Material- und Maschinen-Innovationen des Unternehmens.

Bislang konnte Glas nur 3D-gedruckt werden, wenn am Ende gesintert wurde – bei weit über 1000 °C. Das schränkte die Wahl der möglichen Substrate deutlich ein. Computerchips beispielsweise halten solche Temperaturen nicht aus. Forschende aus Karlsruhe haben nun eine Lösung gefunden, mit der Quarzglasstrukturen bei nur 650 °C entstehen. Möglich macht das ein hybrides organisch-anorganisches Polymerharz, dass mittels Zwei-Photonen-Polymerisation in Form gebracht wird. Mit dem neuen Verfahren können u.a. winzige Sensoren, Linsen oder 3D-Lichtleiterbahnen gebaut werden. Details verrät in dieser Folge Forschungsleiter Jens Bauer vom Institut für Nanotechnologie (INT) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Die Bundeswehr sieht in den aktuellen Nachrichten oft nicht gut aus: Da ist die Rede von veraltetem Material, mangelnder Motivation, überbordender Bürokratie... In der Praxis ergibt sich ein anderes Bild – zumindest, wenn es um die additive Fertigung geht. Der Moderator dieses Podcasts – Stefan Asche – der nicht an der Waffe, sondern im Behindertenwohnheim gedient hat, durfte mit Kapitänleutnant Sascha Hartig und dem Bundesbeamten Dr. Felix Zimmer darüber reden, was auf See, an Land und in der Luft in Sachen 3D-Druck passiert. Spoiler-Alarm: Das ist weit mehr, als Sie denken… Deshalb: Reinhören!

Beim Beton-3D-Druck entstehen Bauteile bisher vor allem mittels Extrusion (s. Folge 5) oder Aufspritzen (s. Folge 22). Dass es auch anders geht, zeigt eine Kooperation der Hochschule München mit der Fit AG. Die Forschenden orientieren sich bei ihrer „selektiven Zementaktivierung“ am Pulverbettverfahren, wie es im Kunststoff- und Metallbereich weit verbreitet ist. Statt eines Laser- oder Elektronenstrahls nutzen sie allerdings einen Wasserstrahl, um das Basismaterial selektiv und schichtweise zu verfestigen. Details zum Verfahren erklärt in dieser Folge Christiane Richter, Wissenschaftlerin am Institut für Material- und Bauforschung der Hochschule München.

Die additive Fertigung ist nur dann sinnvoll, wenn sich ihre Möglichkeiten im Bauteil widerspiegeln. Gemeint sind etwa bionische Formen oder integrierte Funktionen. Das allerdings setzt entsprechendes Know-how bei der Konstruktion voraus – womit nicht jeder dienen kann. Helfen will das Unternehmen Protolabs. Der weltweit agierende Produktionsdienstleister berät seine Auftraggeber, falls er Optimierungspotenzial beim Bauteildesign, dem kundenseitig gewünschten Material oder dem bevorzugten Produktionsverfahren erkennt. Dazu sitzen zahlreiche Experten in der Auftragsannahme. Protolabs nennt sie die „Faces Behind“. Wie genau der Service funktioniert, schildert Christoph Erhardt in dieser gesponserten Folge. Dazu greift der „Manager Customer Projects & Additive Design“ auf das Fallbeispiel der Pansatori GmbH zurück. Die Österreicher stellen einen medizintechnischen Bügel her, der hinter dem Ohr angelegt wird und mittels Dauerakupressur etwaige Tinnitussignale verstummen lässt. Ursprünglich sollten alle Einzelteile des Geräts 3D-gedruckt werden. „Wir haben im Dialog mit der Firma aber schnell ausarbeiten können, dass einige Komponenten im Spritzgießverfahren wirtschaftlicher herstellbar sind“, so Erhardt. „Unsere Anpassungen und Musterteile konnten schnell überzeugen.“ Protolabs übernahm später sogar die Serienfertigung.

Laut Bundesumweltministerium werden in Deutschland 320.000 Einwegbecher verbraucht – pro Stunde! Das mündet in einer gigantischen Müllflut. Wie kann diese eingedämmt werden? Eine Antwort darauf kannten schon die alten Inder: Sie haben vor rund 5000 Jahren Terracotta-Gefäße hergestellt. Gehen diese kaputt, werden sie wieder zu dem, was sie waren: ein Bestandteil der Natur. Leider taugt das historische Produktionsverfahren nicht für eine industrielle Massenfertigung. Die Lösung: gedruckte Ton-Behältnisse! Genau darauf setzt das US-amerikanisch-deutsche Unternehmen Gaeastar. Wie dessen Technologie funktioniert, was sie kostet und wohin sie führen könnte, erklärt in dieser Folge der Deutschlandchef und promovierte Maschinenbau-Ingenieur Malte Zur.

Die additive Fertigung rechnet sich nur, wenn sich ihre Möglichkeiten im Bauteildesign widerspiegeln. Dabei geht es etwa um Leichtbau, Funktionsintegration oder Baugruppenkonsolidierung. Erreichen kann diese Vorteile nur, wer sich auskennt mit Konstruktion, Maschinenbedienung und Post-Processing. Doch wo wird dieses Wissen vermittelt? Der VDMA hat die Antwort – und teilt sie mit allen Interessierten. In einer aktiven Datenbank listet der Verband verschiedenste Weiterbildungsangebote auf und erlaubt das kostenlose Recherchieren. Details dazu erklärt in dieser Folge die Projektmanagerin Irene Skibinski. Im zweiten Teil der Episode verrät Markus Heering jüngste Marktzahlen. Der Geschäftsführer der VDMA-Arbeitsgruppe Additive Manufacturing erläutert vorab und exklusiv, wie sich deutsche AM-Firmen zuletzt entwickelt haben – und welche erstaunlichen Erwartungen sie hegen.

In der deutschen Pharmazie werden Medikamente stets designt anhand von Musterpatienten. Die sind meist männlich, rund 40 Jahre alt und europäisch. Aber was ist mit Frauen, Seniorinnen und Senioren? Oder gar Kindern? Ein schwieriges Thema… In der Onkologie (Krebstherapie) wird mittlerweile die „personalisierte Medizin“ in Ansätzen praktiziert. Ansonsten: leider kaum. Dabei gibt es Studien, die klar belegen, dass Standardmedikamente nur für rund 10% der PatientInnen hilfreich sind. Gefragt sind also maßgeschneiderte Pillen. Ein Team aus der TH Köln arbeitet genau daran. In Kooperation mit der Universität Düsseldorf, der Merck KGaA und weiteren Partnern, haben die Wissenschaftler einen Drucker und ein spezielles, polymer-basiertes Filament entwickelt. Die Technologie verspricht jedem Patienten eine optimale Dosierung. Wie das geht, was das kostet? An wen PatientInnen sich künftig wenden sollen? Und welche Aufgabe bleibt dann noch den Apotheken? Dieser Podcast gibt die entsprechenden Antworten. Formuliert werden sie vom Projektmanager Tilmann Spitz und dem Teamleiter Technik, Fabian Loose.

Die Gründer des Darmstädter Start-ups FlipoQ behaupten, zwei klassische Probleme des Schmelzschichtdruckens (FFF, Fused Filament Fabrication) gelöst zu haben. Sie benötigen angeblich weniger Stützstrukturen und haben keine Probleme mit der Anhaftung des Bauteils an der Bauplattform. Wie sie das machen? Mit einem Netz, das aussieht wie die Bespannung eines Tennis-Schlägers. Und diesen Tennis-Schläger können sie um 180° drehen – oder um jeden anderen Winkel. Details verraten in dieser Folge die Mitgründer Linda Phetsananh und Jens Butzke von der Hochschule Darmstadt.

Das FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) erfreut sich sowohl im privaten als auch im industriellen Umfeld großer Beliebtheit. Doch es hat Defizite: Das Drucken ist zeit- und personalintensiv: Der schichtweise Aufbau ist von Natur aus langwierig. Und nach Abschluss des Prozesses müssen die Bauteile aus dem Bauraum entnommen und in aller Regel händisch nachbearbeitet werden. Eine wirtschaftliche Serienfertigung ist so nur schwer realisierbar. Abhilfe schaffen will die iFactory3D GmbH, ein Start-up aus Düsseldorf. Die Rheinländer besinnen sich dabei auf eine ganz alte Idee: das Fließband. Sie versprechen eine weitgehend mann-/fraulose Produktion. Obendrein behaupten sie, auf Stützstrukturen vielfach verzichten zu können. Doch damit nicht genug: Die Stückkosten der entstehenden Bauteile seien auch noch niedriger, als bei klassischen FFF-Druckern. Technologie und Kostenberechnung erläutern in dieser Folge der CEO des Unternehmens, Artur Steffen, sowie der Student Nagjah Issa, der die Wirtschaftlichkeit von Fließbanddruckern in seiner Bachelor-Arbeit untersucht hat.

Faserverbundmaterialien können (in Abhängigkeit von Faser und Matrixmaterial) so fest und steif sein wie Titan, aber leichter als Aluminium. Sie sind immun gegen Frost, UV-Strahlen und Korrosion. Deshalb kommen sie im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt sowie im Sport- und Freizeitbereich immer öfter zum Einsatz. Ihr Problem: Das Recycling ist teuer, aufwendig und energieintensiv. Abhilfe schaffen wollen die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF). Die dort tätigen Forschenden betten Endlos-Cellulosefasern in eine biobasierte Matrix ein – mit Hilfe des 3D-Drucks. Details zum Verfahren erläutert in dieser Folge Projektleiter Sathis Kumar Selvarayan.

In Industrie und Landwirtschaft fallen täglich Tonnen von Produktionsrückständen an. Das sind beispielsweise Spreustroh, Erodierschlämme, Papierstsäube, Holzmehl, Obstkerne, Muschelkalk oder auch Shrimps-Schalen. Bisher werden sie häufig deponiert, kompostiert oder „energetisch verwertet“, also verbrannt. Das will eine Kooperation sächsischer Hochschulen ändern. Die beteiligten WissenschaftlerInnen wollen die Reststoffe einsammeln, aufbereiten und mit verschiedenen 3D-Druck-Verfahren zu neuen Produkten umwandeln – im Sinne der Nachhaltigkeit. Details dazu erklärt in dieser Folge Henning Zeidler, Professor für additive Fertigung an der TU Bergakademie Freiberg.

Für Privatleute eignen sich drei verschiedene Druckverfahren: Das Schmelzschichten (Fused Filamant Fabrication, FFF), die Stereolithografie (SLA) und – mit Einschränkungen – das selektive Lasersintern (SLS). Doch was ist für wen sinnvoll? Wo liegen die Vor- und Nachteile? Und was kostet der Spaß? Antworten gibt in dieser Folge Christian Pfarr. Er ist Anwendungsingenieur bei der Igo3D GmbH, einem der größten 3D-Druck-Reseller in Europa. Außerdem ist er ein erfahrener Maker.

Thu, 01 Dec 2022 05:00:00 +0000 https://druckwelle.podigee.io/54-new-episode 4148b6c7c5dd61d7b71ff5169eb524e6 Ganz großes Kino: Die Maschine kommt daher in der Form eines aufgeschnittenen Icosaeders, sieht also aus wie ein unvollendeter, unrunder Fußball aus Dreiecken. Ins Innere ragen fünf Kugelgewindetriebe. Sie führen mit faszinierender Leichtigkeit einen gewichtigen Bearbeitungskopf. Das Zuschauen ist fast hypnotisch… Der Bearbeitungskopf kann verschiedene Systeme und Werkzeuge aufnehmen: eine Pulverauftragsdüse mit Diodenlasern, eine Drahtzuführung mit Lichtbogengenerator, einen Polymer-Granulat-Extruder sowie unzählige Fräser und Bohrer. Es lassen sich also sowohl Kunststoffe als auch Metalle auftragen und in einer Aufspannung final in Form bringen. Entwickelt wurde die „eierlegende Wollmilchsau“ vom 15-köpfigen Team der Metrom GmbH aus Hartmannsdorf bei Chemnitz. Details erklärt in dieser Folge der Cheftechniker im Unternehmen: Marcus Witt. 54 full no ingenieur.de in Kooperation mit VDI nachri