Druckwelle – ingenieur.de-Podcast zur Additiven Fertigung (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.

Was sich im „Xube“ der Xolo GmbH abspielt, könnte die Zukunft des 3-D-Drucks mit Kunststoffen sein. Betrachter fühlen sich erinnert an den „Replikator“ des Raumschiffes Enterprise: Alle erdenklichen Bauteile materialisieren sich in Windeseile wie aus dem Nichts – ein Knopfdruck genügt. Wie das funktioniert, verrät Stefan Hecht in dieser Folge der „Druckwelle“. Er ist Mitgründer des Berliner Unternehmens und zugleich wissenschaftlicher Direktor am Leibnitz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen. Wer die futuristische Produktion selbst nutzen will, hat übrigens seit einigen Tagen die Gelegenheit dazu: Der Drucker kann für 50 000 € gekauft werden.  Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

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.

Der US-Druckerhersteller Markforged ist ein Pionier bei der Nutzung von Endlosfasern im 3-D-Druck. Entstehende Bauteile sind fest wie Aluminium. Sie sind aber noch leichter und vergleichsweise kostengünstig. Wie die Drucker funktionieren und für wen sie interessant sind, erläutert Joachim Kasemann. Er ist Geschäftsführer der Mark3D GmbH, dem weltweit größten, selbständigen Markforged Partner. Der Hesse kündigt obendrein eine Software an, mit der die Bauteile nicht nur konstruiert, sondern auch gleich simulativ getestet werden können. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

Die Formula Student Germany 2021 steht in den Startlöchern. Ab dem 16. August sausen Studententeams aus verschiedenen Ländern mit ihren selbstkonstruierten Rennwagen über den Hockenheimring. Mit dabei ist das Team MunichMotorsport von der Hochschule München. Team-Chefin Martina Langen sowie Fahrer und 3-D-Druck-Experte Maximilian Schau erläutern in dieser Folge, welche Teile sie additiv aufgebaut haben – und warum. Das Ergebnis ist beeindruckend: Ihr E-Rennwagen wiegt nur 178 kg und beschleunigt in weniger als 2 s von 0 auf 100 km/h. Das Aerodynamik-Paket erzeugt einen Anpressdruck, der das Fahren an der Decke erlauben würde.

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

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…

Die Wiener UpNano GmbH baut Strukturen auf, deren Details lediglich 200 nm breit und 500 nm hoch sind. (Zur Einordnung: Ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters.) Das Anwendungsspektrum der Technologie ist riesig. Möglich werden beispielsweise Mini-Mechaniken für Produkte aus dem Bereich Consumer Electronic und Medizintechnik. Selbst die Herstellung winziger, hochpräziser Optiken ist kein Problem mehr. Wie das im Detail funktioniert, erklärt in dieser Folge die Mitgründerin des Unternehmens, Denise Hirner.

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 „Impact Gun“ der Impact Innovations GmbH sieht aus wie eine Science-Fiction-Strahlenkanone. Sie beschleunigt Metallpulver unter ohrenbetäubendem Lärm auf bis zu 1200 m/s. Beim Auftreffen verformen sich die Partikel und das Substrat. Übrig bleibt eine fest haftende, dichte und oxid-arme Schicht. Auf diese Weise lassen sich nicht nur Bratpfannen veredeln - sondern auch Raketentriebwerke additiv aufbauen. Details zum Verfahren erläutern Peter Richter und Leonhard Holzgaßner. Die beiden sind Co-Geschäftsführer des oberbayerischen Unternehmens. Zu ihren Kunden zählen u.a. GE, Siemens und Rolls Royce. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

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.

Herzlich Willkommen auf der Druckwelle, dem ingenieur.de-Podcast zur Additiven Fertigung in Kooperation mit den VDI nachrichten. Stefan Asche, Redakteur bei den VDI nachrichten, lädt Sie auf eine Reise durch die Welt des 3D-Drucks ein. Ob Metalldruck, Kunststoffe und Keramiken oder weitere ausgewählte Anwendungsgebiete der Additiven Fertigung: Hier hören Sie alle 14 Tage donnerstags Neues aus dem Fachgebiet. Stefan Asche interviewt als Ihr Host Interviewgäste von namhaften Unternehmen und viele weitere Experten aus dem 3D-Druck. Der Podcast wirft auch einen Blick auf die Maker-Szene und stellt 3D-Drucker und Materialien vor, die eher für den Hausgebrauch konzipiert sind. Abonnieren Sie uns gern und verpassen keine Folge. Am 10. September fällt der Startschuss für Folge 1. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

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.

An der Bremer Jacobs University wurde gerade der größte Delta-3D-Drucker der Welt konstruiert. In seinem Inneren können Kunststoffbauteile mit einem Radius von 1,5m und einer Höhe von 2m entstehen. Geistiger Vater des Giganten ist Yilmaz Uygun. In dieser Folge erläutert der Professor, welche Kunststoffe in welcher Geschwindigkeit und mit welcher Präzision verarbeitet werden können. Auf die Frage, wie groß die Maschinen künftig noch werden können, antwortet er augenzwinkernd: „The Sky is the Limit!“

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.

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.

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.

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.

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.

Die verschiedenen Verfahren, mit denen Metallteile additiv gefertigt werden können, werden immer besser, günstiger und produktiver. Dementsprechend gibt es schon Stimmen, die traditionelle Herstellungsmethoden ­– etwa das Metallgießen – auf der roten Liste der aussterbenden Arten sehen. Ob sie recht haben? Oder könnte der 3-D-Druck nicht vielleicht sogar die Zukunft des Formgusses sein? Die Voxeljet AG ist davon überzeugt. Warum? Weil die Bayern die Formen drucken! Wie das funktioniert und für wen das interessant ist, erklärt in dieser Folge Tobias King. Er ist u.a. für die Einführung neuer Produkte und Anwendungen zuständig. Der 37-Jährige erläutert außerdem, wie mit den Maschinen des Unternehmens ausschmelzbare Feingussformen hergestellt werden können. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

Der „generative Microguss“ kann eine Alternative sein zum pulverbettbasierten Laserschweißen (LPBF) und zum Binder Jetting – jedenfalls dann, wenn filigrane und hochpräzise Metallteile hergestellt werden sollen. Das Procedere: Zunächst werden Positivformen aus Wachs schichtweise aufgebaut, dann an einen Gussbaum montiert und in Gipskeramik gebettet. Anschließend kann das Wachs ausgebrannt und die hohle Form mit Metall ausgegossen werden. Vorteil: Es lassen sich fast alle schmelzbaren Legierungen verarbeiten. Außerdem entfällt das sensible Pulverhandling. Details zu dem Verfahren erklärt in dieser Folge Leonie Wallat von der Hochschule Karlsruhe.

Forscher des Fraunhofer IFAM in Dresden haben ein Produktionsverfahren entwickelt, mit dem sich komplexe Metallteile vergleichsweise leicht herstellen lassen – auch im Weltall. Basis sind 3-D-gedruckte Formen aus Kunststoff. Dort hinein werden erwärmte Metallsuspensionen gegossen. Sobald die Masse ausgehärtet ist, kann entformt und gesintert werden. Das funktioniert auch in Schwerelosigkeit. Interessant ist das einfache Verfahren nicht nur für große Auto-, Luft- und Raumfahrt-Konzerne, sondern auch für kleine Betriebe. Details verrät Mitentwickler Thomas Studnitzky. GEMA-freie Musik von https://audiohub.de

Die Lübecker SLM Solutions AG hat ihre neueste Maschine („NXG XII 600“) mit einem Dutzend Strahlquellen à 1000 W ausgestattet. Große Bauteile lassen sich damit in kurzer Zeit herstellen. Doch der Weg dahin war steinig. Produktmanager Jonas Mersch und Marketing-Chef Sebastian Kässner erläutern, welche technischen Hürden es gab – und wie sie überwunden wurden. Sie erläutern außerdem die völlig neue „Zoom-Funktion“. Diese erlaubt es, den Spot-Durchmesser während des Schmelzvorgangs zu variieren. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

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.

Mittels 3D-Druck lassen sich fast alle erdenklichen Formen herstellen – aus unzähligen Materialien. Deren Oberflächen sind allerdings – je nach Druckverfahren – mitunter unschön. Nachbearbeitung tut also Not. Auf welchen Wegen dies gelingen kann, erklärt in dieser Folge: Carl Fruth. Er ist der Vorstandschef der Fit AG, einem der größten 3D-Druck-Dienstleister in Deutschland.

Wer Metallteile im eigenen Drucker herstellen will, muss meist sehr viel Geld in die Hand nehmen. Lohnt sich das? Antworten geben Dr. Bernhard Langefeld und Max Schaukellis. Beide sind Unternehmensberater bei Roland Berger. Sie erläutern die gängigsten Drucktechnologien und rechnen vor, mit welchen Summen die Hardware und die Verbrauchsmaterialien jeweils zu Buche schlagen. Außerdem zeigen sie auf, welche Alternativen es zu einer Anschaffung gibt. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

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.

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.

Noch zaubern tanzende Laserstrahlen vorwiegend Einzelstücke oder Kleinstserien aus dem Pulverbett. Ein Ziel vieler 3-D-Drucker-Hersteller und -Nutzer ist es aber, auch Massenprodukte additiv zu fertigen – möglichst weitgehend automatisiert. Diesem Ziel ist das Software- und Dienstleistungsunternehmen Materialise jetzt ein großes Stück näher gekommen. Es hat viele hundert Sattelklemmen für den italienischen Fahrradhersteller Pinarello gefertigt. Wie das möglich wurde, erklärt der Technische Projektleiter Philip Buchholz.

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.

Wer additiv Metallteile aufbauen will, braucht mehr als „nur“ einen 3-D-Drucker. Zusätzlich nötig ist erweitertes Know-how in Sachen Design, Konstruktion, Arbeitssicherheit, Datenaufbereitung, Post-Processing und Qualitätssicherung. Vermittelt wird dieses Wissen u.a. vom Institut für werkzeuglose Fertigung (IwF). Die Aachener bieten aber nicht nur Einsteigerseminare mit einschlägigem Praxisteil im Labor. Sie kümmern sich auch um kundenindividuelle Probleme, gegebenenfalls auch vor Ort. Details der Angebote erläutert Geschäftsführerin Dr. Julia Kessler.

Man kennt es aus dem Büro-Laserdrucker: Eine elektrostatisch aufgeladene Walze zieht überall dort Toner an, wo sie via Laser entladen wurde. Anschließend legt sie das Pulver auf dem Papier ab. Ein Team um Prof. Dr. Danka Katrakova-Krüger von der TH Köln hat diese Idee nun zum 3-D-Druck-Verfahren weiterentwickelt. Die Forschenden bringen einfach sehr, sehr viele Schichten auf das Papier! Irgendwann entstehen auf diese Weise 3-D-Bauteile. Jedenfalls dann, wenn man den richtigen Toner nimmt. Das funktioniert auch im Weltall, sogar im Multimaterial-Mix.

Es ist schneller als das pulverbettbasierte Laserschmelzen – und präziser als das drahtbasierte Auftragsschweißen: Das Liquid Metal Printing (LMP). Bei diesem Verfahren wird flüssiges Metall mit hoher Frequenz in winzigen Tröpfchen ausgebracht. Im temperierten Bauraum verbinden sie sich zum Zielobjekt – Schicht für Schicht. Bislang gab es nur ein Unternehmen weltweit, dass diese Technik beherrscht: Xerox, USA. Nun gibt es einen Wettbewerber: die Grob-Werke aus dem bayerischen Mindelheim. Wie ihr „GMP300“-Drucker funktioniert und welche Aufbauraten er erreicht, erklärt in dieser Folge der Teamleiter für Additive Fertigung: Johannes Glasschröder.

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.

Das Ziel ist sportlich: Innerhalb von nur einer Sekunde sollen rund 1 Mio. Zellen auf Vitalität geprüft und dann zielgenau auf einem Substrat abgelegt werden. So entstünde pro Sekunde etwa 1 mm3 biologisch aktives Material. Vorgenommen haben sich das vier WissenschaftlerInnen aus Bayern. Der Physiker im Team ist Heinz P. Huber, Leiter des Laserzentrums der Hochschule München. Er erläutert das Funktionsprinzip: „Wir schießen mit einem Ultrakurzpulslaser von unten auf eine Glasfläche. Auf dieser befinden sich die Zellen, eingebettet in ein Hydrogel.“ Der stark fokussierte Laser erzeuge mit seiner Pulsenergie von 5 µJ und einer Pulsdauer von 500 fs eine winzige Plasmaexplosion unmittelbar unterhalb einer Zelle. Dadurch entstehe eine Druckwelle, die ihrerseits einen Jet ausbilde. „An dessen Spitze fliegt die Zelle“, so Huber, „aber nur kurz.“ Sie lande zielgenau auf einem Trägergerüst oder in einem Nährmedium. Wie es weitergeht, erklärt der Professor in dieser Podcast-Folge. GEMA-freie Musik von https://audiohub.de

In der Industrie werden Metallteile derzeit meist mittels pulverbettbasiertem Laserstrahl-Schmelzen (LPBF) gedruckt. Gute Maschinen mit vier Strahlquellen bringen rund 100 cm3 Material pro Stunde in Form. Die Berliner Firma Gefertec verzehnfacht diese Aufbaurate mit ihrem „3DMP“-Verfahren. Dazu wird ein kontinuierlich zugeführter Draht im Lichtbogen aufgeschmolzen; die Schmelze wird parallel über eine ausgeklügelte Kinematik auf dem Substrat abgelegt. Es entsteht eine endkonturnahe Form, die abschließend in einer Werkzeugmaschine nachbearbeitet werden muss. Technologische Details und mögliche Einsatzgebiete dieser außergewöhnlichen Form der additiven Fertigung erläutert Sascha Ungewiss, Leiter Business Development bei Gefertec.

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.

Es ist schnell, verursacht vergleichsweise geringe Stückkosten, erlaubt große Bauräume, biete eine breite Materialauswahl, verlangt kaum Stützstrukturen und verursacht keine Spannungen im Bauteil: das BinderJetting. Durch diese Vorteile wird das Verfahren zum Herausforderer des bisherigen Platzhirsches in der Industrie: dem pulverbettbasierten Laserschmelzen (LPBF). Doch wo so viel Licht, da auch Schatten: Das Verfahren ist mehrstufig, verlangt einen Sinterofen und erreicht nicht die gleichen Materialdichten wie das LPBF. Außerdem können sich die Bauteile durch den Schrumpfungsprozess im Ofen verformen. Details zum BinderJetting und zu den sinnvollen Anwendungsgebieten erläutert in dieser Folge Leonardo Scardigno, General Manager beim der AM-Pioneers GmbH, einem Reseller für industrielle 3D-Drucker. Unter anderem im Portfolio der Esslinger: Die BinderJetting-Maschinen vom US-Branchenriesen Desktop Metal.

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!

Ermöglicht die additive Fertigung eine flexible, stressresiliente und nachhaltige Produktion – zum Wohle der Gesellschaft, der Wirtschaft und der Umwelt? Eine Antwort auf diese globale Frage verspricht ein White Paper, das Fraunhofer-Forscher zusammen mit Kollegen der ETH Zürich und Experten des Weltwirtschaftsforums erarbeitet haben. Die Inhalte werden in dieser Folge präsentiert von einem der maßgeblichen Autoren: Matthias Schmitt vom Fraunhofer Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Augsburg.

Wer kleine, individualisierte Kunststoffteile mit maximaler Detailgenauigkeit in kurzer Zeit braucht, sollte sich die FDR-Technologie (Fine Detail Resolution) von Eos anschauen. Das Konstruieren von teuren Mikro-Spritzguss-Formen wird dadurch obsolet. Und wer feine Kunststoffteile deutlich schneller als beim klassischen Lasersintern möchte, dem sei die LaserProFusion-Technologie des Unternehmens ans Herz gelegt. Dabei arbeiten nicht eine Hand voll Laser, sondern bis zu 1 Mio. Strahlquellen – parallel! Auch im Metallbereich haben die Kraillinger Neues am Start. Es geht um „digitale Werkstoffe“. Was das ist – und wo es hilft – weiß Tina Schlingmann. Die promovierte Materialwissenschaftlerin ist neu im Führungsteam von Eos. Sie erklärt alle Details auf der jüngsten „Druckwelle“, dem Podcast zur Additiven Fertigung. Reinhören!

Pulver ist nicht gleich Pulver! Wer High-End-Bauteile im Drucker herstellen will, muss etliche Parameter im Auge behalten. Beispiele sind die Sphärizität der Partikel und die Korngrößenverteilung. Wie aber gewinnt man das „richtige“ Pulver? Die Antwort weiß Gregor Graf, Leiter Engineering bei der Rosswag GmbH. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

Normale Spiegel, wie sie etwa in Badezimmern zu finden sind, reflektieren lediglich gut 90% des Lichts. Bragg-Spiegel sind da deutlich besser: Sie kommen auf nahezu 100%. Doch das ist nicht alles: je nach Aufbau können sie ausgewählte Lichtfarben durchlassen – und andere Wellenlängen reflektieren. Genutzt werden solche Bauteile u.a. in Kamerasystemen und Sensoren sowie in der Lasertechnik und der Mikroskopie. Hergestellt werden sie bislang in teuren Vakuumanlagen, etwa mittels des thermischen Aufdampfens. Forschende am Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) schaffen das jetzt mit einem Tintenstrahldrucker. Wie das funktioniert – und wo überall das genutzt werden kann –, erklärt in dieser Folge der Direktor des Lichttechnischen Instituts, Uli Lemmer.

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.

Das Unternehmen innovatiq aus Feldkirchen bei München hat einiges im Köcher: Es zählt zu den 3D-Druck-Pionieren in Deutschland, bringt mit einer innovativen Maschinenarchitektur u.a. Silikone in fast jede Form, ist heute Teil der Arburg-Gruppe und sucht für anstehende Geschäftsfelderweiterungen Menschen, die sich für die additive Fertigung begeistern – Quereinsteiger inklusive. Details zu allen Punkten erläutert in dieser Folge Geschäftsführer Florian Bautz.

Es braucht drei Zutaten: PMMA-Pulver, reichlich Bindemittel und ganz viel Know-how. Damit lassen sich dichte und belastbare Kunststoffteile mit feinsten Konturen per Binder Jetting additiv aufbauen. Das Unternehmen Additive Elements aus Planegg bei München macht es vor. Details zum Material und zum Verfahren erläutert in dieser Folge Entwicklungsleiter Johannes Günther.

Beim Digital Light Processing (DLP) entstehen hochpräzise Kunststoffteile in Rekordzeit. Statt nacheinander einzelne Punkte im Harzbad zu bestrahlen, werden ganze Schichten zeitgleich ausgehärtet. Entscheidend ist dabei die Lichtleistung in der Ebene sowie der Kontrast. Das österreichische Unternehmen In-Vision hat jetzt die stärkste Light-Engine der Welt vorgestellt. Wie sie funktioniert und was sie kann, erklärt der CTO der Firma, Christof Hieger. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

Im nordrhein-westfälischen Beckum entsteht gerade Deutschlands erstes Wohngebäude aus dem 3-D-Drucker. Redakteur Stefan Asche war auf der Baustelle und hat sich Details des Projekts erläutern lassen. Dr. Fabian Meyer-Broetz von der ausführenden Peri GmbH verriet ihm beispielsweise, dass der aufgebaute Drucker für einen Quadratmeter Hohlwand nur fünf Minuten benötigt. „Theoretisch möglich wäre aber sogar die vierfache Geschwindigkeit.“ Bedient werden könne die Maschine von zwei Personen. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

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.

Glas ist toll: Es ist resistent gegenüber Chemikalien, hitzebeständig, kratzfest und obendrein leicht zu recyclen. Damit ist es den meisten Kunststoffen in allen Belangen überlegen. Obendrein sind die Rohstoffe zur Erzeugung des Werkstoffs vergleichsweise billig. Dennoch begegnen uns im Alltag überall Kunststoffe – auch dort, wo Glas vermutet werden könnte. (Ein Beispiel sind Kamera-Optiken in Smartphones.) Grund dafür ist der hohe Energiebedarf bei der Glasherstellung. Dieses Manko hat das Unternehmen Glassomer beseitigt. Die Freiburger nutzen 3D-Drucker und Spritzgiessmaschinen, um Produkte aus reinem, voll transparentem Quarzglas herzustellen. Dabei muss in keinem Produktionsschritt die Schmelztemperatur des Werkstoffs erzeugt werden. Möglich machen das die „Glassomere“. Details zu diesem erstaunlichen Material verrät in dieser Folge der wissenschaftliche Leiter und Mitgründer von Glassomer: Frederik Kotz-Helmer.

Beim ersten Blick auf die Fahrräder der Bike-Manufaktur Urwahn traut man seinen Augen nicht: Beim Rahmen fehlt das durchgehende Sattelrohr! Das spart nicht nur Gewicht, es bietet obendrein Federkomfort. Realisierbar wird diese außergewöhnliche Formgebung mit Hilfe der additiven Fertigung: Außer dem Bereich unter dem Sattel stammen auch Steuerrohr, Ausfallenden und Tretlagergehäuse aus dem 3D-Drucker. Details zum Produktionsprozess sowie zum Fahrgefühl erläutert in dieser Folge der Designer des Rads: Sebastian Meinecke. Er ist Mitgründer und Geschäftsführer der Urwahn Engineering GmbH.

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 künstliche Hüfte passt perfekt, das neue Knie knickt ohne Knirschen und Knacken: Mittels 3-D-Druck lassen sich Prothesen leicht personalisieren. Forschern aus Breslau, Chemnitz und Dresden reicht das aber nicht. Sie integrieren Sensoren, die etwa bei Entzündungsreaktionen per Funk Alarm schlagen. Außerdem integrieren sie Fasern in individualisierte Schädelimplantate. Dadurch wird der Knochenersatz hochfest, ohne hochgewichtig zu sein. Im April hat sich die Forschergruppe formiert zum Zentrum „Additive Technologien für Medizin und Gesundheit (ATeM)“. Was an diesem Zentrum aktuell passiert ­ ­– und in der Pipeline ist –, erklären Christoph Leyens, Leiter des Fraunhofer Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) sowie Lothar Kroll, Wissenschaftlicher Direktor für Leichtbau- und Textiltechnologien am Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU).

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.

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.

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…

Nur wenige 3-D-Drucker können Endlosfasern in gedruckte Bauteile integrieren. Ganz neu in diesem exklusiven Zirkel ist der „Wizard 480+“. Doch damit nicht genug. Die Maschine des österreichischen Start-ups aps.techsolutions kann angeblich sogar Metall-Litzen ausbringen und einbauen – etwa Kupferdrähte. Als Basis- oder Matrixmaterial können verschiedenste, auch Hochleistungskunststoffe genutzt werden. Ebenfalls druckbar sind Filamente mit Sinterwerkstoffen (etwa Keramiken oder Metalle). Wie die vermeintliche Zaubermaschine funktioniert, erklären in dieser Folge der Elektronik- und Steuerungsexperte Simon Köldorfer sowie der Business Development Manager Andreas Wampl.

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.

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.

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.

Egal ob Wohnhäuser, Büroimmobilien, Industriehallen oder Straßen und Brücken – in so ziemlich jedem Bausektor werden Betonfertigteile eingesetzt. Der Markt ist gigantisch. Alleine in Deutschland gibt es etwa 700 Hersteller. Bei komplexen Teilen setzen sie auf Schalungsmodule, die zusammengepuzzelt werden müssen. Oder sie sägen Bretter auf Maß und fügen sie passgenau. Beides ist zeitaufwendig – und entsprechend teuer. Abhilfe schaffen will das Jungunternehmen Aeditive. Die Norderstedter haben den Spritzbeton-Drucker „Concrete Aeditor“ entwickelt. Er basiert im wesentlichen auf zwei Industrierobotern, einer eigens entwickelten Spritzdüse und smarter Software. Details und Einsatzgebiete erklärt Mitgründer und Geschäftsführer Alexander Türk.

Pro Jahr werden in Deutschland rund 75.000 Patienten in den Operationssaal geschoben, um einen Bypass zu empfangen. Damit werden Engstellen oder Defekte im kardiovaskulären System umgangen. Oft besteht dieses aderförmige Gebilde aus einem Polymergewebe. Problematisch daran: Der Kunstfaser-Schlauch setzt sich schnell wieder zu. Deshalb wollen Forschende aus Kiel nun naturnahe Gefäße auf Basis lebender Zellen im 3-D-Drucker herstellen. Kopf des Teams ist Rouven Berndt, Oberarzt für Herzgefäßchirurgie an der Universitätsklinik Schleswig-Holstein. Er erklärt in dieser Folge, wie der Fertigungsprozess funktioniert und wann die Technik in den klinischen Alltag Einzug halten könnte.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat einen 3D-Drucker entwickelt, mit dem Weltraumreisende ihre Wunden künftig versorgen sollen. Das Gerät sieht aus wie ein Packbandabroller. Es spendet allerdings keine schnöde Klebefolie, sondern lebende Pflaster. Diese Pflaster bestehen aus zwei Komponenten: Einer Biotinte mit menschlichen Zellen sowie einem „Crosslinker“. Im Druckkopf werden beide Materialien vermengt und bilden ein Gel aus, dass auf Wunden haftet – auch unter Bedingungen der Schwerelosigkeit. Sollte sich die Technik durchsetzen, könnte sie auch auf der Erde eingesetzt werden – etwa in entlegenen Gebieten. Ziel ist u. a. eine schnellere Wundheilung. Details erläutert in dieser Folge DLR-Projektleiter Michael Becker.

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.

Auf Knopfdruck sollen 3-D-Drucker demnächst funktionierende, gebrauchsfertige Elektromotoren oder andere mechatronische Komponenten ausdrucken. Wesentliche Voraussetzung dafür ist, dass innerhalb eines Baujobs verschiedenen Materialien verarbeitet und etwaige Leitungen oder gar Sensoren integriert werden können. Genau daran arbeiten Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV im Projekt Multimaterial-Zentrum Augsburg. Sie nutzen dabei verschiedene Druckverfahren, etwa das selektive Laserschmelzen oder das Kaltgasspritzen. Einblicke in die Forschungen gewährt Dr. Georg Schlick, Leiter der Abteilung Komponenten und Prozesse, Fraunhofer IGCV.“ Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

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.

Die Schmelzschichtung (Fused Filament Fabrication, FFF) ist sowohl in der Industrie als auch in der Maker-Szene weit verbreitet. Das Verfahren hat aber zwei Schwachstellen: lange Druckzeiten und geringe Festigkeiten in der Z-Achse. Beide Probleme will das Start-up Liqtra beheben. Dazu setzt es auf einen Druckkopf, der bis zu sieben Filamente gleichzeitig aufschmilzt und extrudiert. Ergebnis: Die Aufbaugeschwindigkeit wird deutlich gesteigert – und der erhöhte Wärmeeintrag verbessert die Anbindung zwischen den einzelnen Schichten. Erstaunlich: Trotz des großzügigen Materialaustrags sind angeblich feine Strukturen und scharfe Ecken möglich. Wie das funktionieren soll, erklärt in dieser Folge der Mitgründer des Hamburger Unternehmens, Joscha Krieglsteiner.

Kunststoffschäume eignen sich hervorragend für Leichtbaukonstruktionen, für Verpackungen, für Möbel oder als Isolierung. Sie zu drucken, war bisher schwierig. Etwaige Versuche mündeten wegen der Materialeigenschaften regelmäßig in schaumigen Sauereien. Ändern kann das eine verblüffend einfache aber sehr effektive Verschlussdüse vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart. Wie sie funktioniert, erklärt in dieser Folge ein maßgeblichen Mitentwickler: Jonas Fischer.

Es gibt wohl kaum ein Rezept für Bauteile, dass so nachhaltig ist wie dieses: Man nehme beispielsweise Holzspäne, ergänze sie mit ein paar Additiven und setze dann einen Pilz darauf an, der lignocelluloses Material mag. Anschließend fülle man die Masse in Kartuschen und bringe sie mittels Delta-3D-Drucker in Form. Nun wird gewartet, bis das Pilzmycel die Struktur durchzogen hat. Abschließend kommt alles in den Ofen – fertig. Auf diese Weise lassen sich Schallabsorber, Verpackungsmaterialien und vielleicht auch irgendwann extraterritoriale Habitate bauen. Details zum „FungiFacturing“ erklären in dieser Folge Lina Vieres und Ilhan Kahraman vom Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik – kurz Umsicht – aus Oberhausen.

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!

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.

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!

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.

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…

Bremsscheiben, Hydraulikzylinder, Gleitlager sowie große Bauteile für die Öl-, Gas- oder Papierindustrie: Die Anwendungsfelder des jungen „HiClad“-Verfahrens sind vielfältig. Die Technik erlaubt es, bis zu 18 kg Metall zielgenau auf ein Substrat aufzutragen. Basis sind Diodenlaser mit einer brachialen Leistung von bis zu 45 kW. Das Rohmaterial kann sowohl in Pulver- als auch in Drahtform zugeführt werden – sogar simultan aus bis zu acht Quellen. Zu den maßgeblichen Entwicklern zählen Maria Barbosa vom Dresdner Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS sowie Sörn Ocylok vom Industrielaser-Hersteller Laserline aus Mülheim-Kärlich. Die beiden Experten erklären in dieser Folge die Details des robusten Beschichtungsverfahrens.

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.

Es gibt Kunststoffe, die sind selbstschmierend und verschleißarm. Ihr Name: Tribo-Polymere. Sie sind ideal, um beispielsweise Gleitlager daraus herzustellen. Zu den führenden Anbietern zählt die Igus GmbH. Die Kölner bieten das Material auch für den 3-D-Druck an, sowohl in Pulver- als auch in Filamentform. Tom Krause, im Unternehmen für die Additive Fertigung verantwortlich, erklärt Verarbeitungs- und Einsatzmöglichkeiten. Er erläutert ferner die jüngste Entwicklung: additiv gefertigte Bauteile mit integrierter Verschleiss-Sensorik. Sie melden proaktiv, wenn ihr Lebensende naht. Wer keinen Drucker hat, kann benötigte Bauteile auch bei Igus bestellen. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

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.

In dieser Folge geht es um filigrane Formen, die bis vor kurzem unmöglich waren. Die Lithoz GmbH zählt zu den Weltmarktführern beim Drucken von Keramiken. Die Maschinen der Österreicher stellen beispielsweise Gusskerne oder individuelle Knochenimplantate her. Es entstehen besagte filigrane Formen, die bis vor kurzem noch unmöglich waren. Wie das funktioniert, erläutert Mitgründer und Geschäftsführer Johannes Homa. Er beschreibt außerdem die jüngste Entwicklung seines Unternehmens: einen Multi-Material-Drucker. Damit lassen sich beispielsweise Keramiken mit Metallen oder Kunststoffen kombinieren – innerhalb eines Bauteils. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

Wer 3D-Drucken will, braucht Daten. Um sie zu erzeugen, sind meist Konstruktions- und Programmierkenntnisse erforderlich. Doch es geht auch einfacher – vorausgesetzt, das Bauteil liegt schon mindestens einmal vor. Dann braucht es nur einen 3D-Scanner, mit dem die Konturen optisch abgetastet werden. Das Gerät rechnet die erzeugten Bilder anschließend in verschiedene Druck-Formate um – und schon kann der Baujob gestartet werden. Wie die einzelnen Schritte im Detail funktionieren, erklärt in dieser Folge Knut Lehmann. Er ist Gold-Partner und einziger Markenbotschafter von Artec 3D in Deutschland. Das Luxemburger Unternehmen zählt zu den führenden Herstellern von 3D-Scannern im industriellen Umfeld.

Gut für die Gesundheit, gut für das Gewissen und gut für den Planeten: Das Wiener Start-up Revo Foods hat eine Technologie entwickelt, mit der Geschmack, Textur und Aussehen von Seafood-Produkten genau nachgebildet werden können. Im 3-D-Druckprozess werden Pasten aus Erbsenproteinen, Algenextrakten, Pflanzenfasern und Ballaststoffen geschickt in Form gebracht. Geschäftsführer Robin Simsa erklärt Details.

Kaum ein Bauteil, was gerade aus dem 3-D-Drucker kommt, ist sofort einsatzfähig. Je nach Druckverfahren müssen zunächst Stützstrukturen abgesägt, Pulverreste entfernt und Oberflächen bearbeitet werden. Noch erfolgt das meist manuell. Die Folge: hohe Kosten und nicht reproduzierbare Ergebnisse. Zu den Firmen, die diese Situation verbessern wollen, zählt die Rösler Group. Unter der Marke „AM Solutions“ bieten die Unterfranken verschiedene Automationslösungen an. Details erklären der Leiter der Abteilung, Manuel Laux, sowie Vertriebsingenieur Valentin Schulz. Am Ende skizzieren sie die menschenleere Fabrik. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

Wer den Erdtrabanten als Basis für Reisen zu anderen Planeten nutzen möchte, muss dort eine Infrastruktur aufbauen. Stellt sich die Frage: Woher kommt das benötigte Material? Raufschießen per Rakete ist keine Option. Der aktuelle Nutzlast-Preis liegt bei etwa 3 Mio. $/kg. Zur Einordnung: Ein Ziegelstein wiegt rund 2 kg. Wirtschaftlicher wäre es, wenn man die Ressourcen vor Ort nutzen könnte. Die sind allerdings knapp bemessen: Viel mehr als Mondstein und -staub ist bisher nicht gefunden worden. Deshalb haben sich Forscher vom Laserzentrum Hannover (LZH) vorgenommen, den Staub („Regolith“) per Laser in beständige Formen zu bringen. Die ersten irdischen Tests waren vielversprechend. Details verrät der Wissenschaftliche Mitarbeiter Niklas Gerdes in dieser Folge der „Druckwelle“. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

Beim 3D-Druck gibt es generell eine Krux: Wer große Bauteile schnell in den Händen halten will, muss grobe Strukturen und Oberflächen akzeptieren. Wer hingegen feine Details wünscht, sollte viel Zeit mitbringen. Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ändern das nun. Ihren Ansatz nennen sie „Light-Sheet 3D Printing“. Er basiert auf einem speziellen Harz, dass nur dort aushärtet, wo sich zwei Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen kreuzen. Das Druck-Prozedere: Zuerst wird mit blauem Licht das Schichtbild von unten in den Kunststoff projiziert. Dadurch wird das Material entlang des Strahlenkanals selektiv aktiviert. Dann strahlt ein roter Laser von der Seite eine Art „Lichtblatt“ in den Bauraum und härtet die Ebene aus. Dieser Ablauf wiederholt sich tausendfach – in der Dauer eines Wimpernschlags. Entsprechend schnell sind die ultrafein aufgelösten Bauteile fertig. Details zum Verfahren und etwaigen Anwendungsgebieten erklärt in dieser Folge einer der maßgeblichen Mitentwickler: Postdoktorand Vincent Hahn.

An der Uni Kassel können 3D-Druck-Bauteilen bei der Entstehung beobachtet werden – auf atomarer Ebene. Möglich macht das die hellste Labor-Röntgenquelle der Welt. Mit ihrer Hilfe wollen Forschende neue Werkstoffe entwickeln, Fehler schneller erkennen und korrigieren, leistungsfähigere Bauteile realisieren und die Produktion nachhaltiger gestalten. Wie es funktioniert, erklären in dieser Folge Thomas Niendorf, Leiter des Fachgebiets Metallische Werkstoffe im Institut für Werkstofftechnik sowie Alexander Liehr, Leiter der Arbeitsgruppe Röntgenfeinstrukturanalyse.

Ein Forscherteam an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg hat es geschafft, Flüssigkeiten in 3-D-gedruckte Objekte zu integrieren. Sie können jetzt beispielsweise Tabletten inklusive Wirkstoffe drucken. Oder sie fertigen Bauteile, die während ihrer Nutzungsphase eine etwaige Materialermüdung durch austretende Flüssigkeit anzeigen. Auch selbstheilende Kunststoffe werden mithilfe kleiner, integrierter Depots möglich. Akkus werden dadurch sicherer und langlebiger. Details erklären Wolfgang Binder, Inhaber des Lehrstuhls für Makromolekulare Chemie und Doktorand Harald Rupp. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

Bisher waren meist zwei Prozessschritte nötig, um Keramik-Bauteile additiv herzustellen: Erst wurden Grünteile aufgebaut, dann wurde unter hohen Temperaturen entbindert und gesintert. Forschende an der Ernst-Abbe-Hochschule in Jena wollen diesen Weg nun abkürzen: Sie sintern direkt im Pulverbett. Dazu nutzen sie einen ultrakurzgepulster Laser. Details verraten die wissenschaftliche Mitarbeiterin Anne-Marie Layher sowie Daniel Störzner, Geschäftsführer beim Forschungspartner, der LCP Laser-Cut-Processing GmbH.

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!

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.

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…

Das junge EHLA-Verfahren („Extremes Hochgeschwindigkeits-Laser-Auftragsschweißen“) kann heute bereits genutzt werden, um hochbelastete Bauteile zu beschichten. Ein Beispiel sind Bremsscheiben. Sie werden deutlich haltbarer und erzeugen viel weniger Feinstaub. Alle großen Autohersteller haben schon Interesse signalisiert. Jetzt geht „3D-EHLA“ an den Start. Damit sollen auch Volumenkörper hergestellt und neue Materialien entwickelt werden können. Wie genau das funktioniert, erklärt einer der Mitentwickler, Johannes H. Schleifenbaum. Der 42-Jährige ist Inhaber des Lehrstuhls für Digitale Produktion an der RWTH Aachen und Leiter des Geschäftsfeldes „Additive Manufacturing and Functional Layers“ am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT. Post-Production: Melomania by Marvin Müller (www.getmelomania.de) GEMAfreie Musik von https://audiohub.de

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.

Wenn Metallteile im industriellen Umfeld gedruckt werden sollen, ist das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen meist das Mittel der Wahl. Doch es gibt Alternativen, etwa das Elektronenstrahlschmelzen. Vorteil: Die eingebrachte Energie wird vom Werkstoff besser absorbiert. Außerdem wird der Strahl nicht mit Spiegeln, sondern im Magnetfeld abgelenkt. Es muss also keine Rücksicht genommen werden auf die Belastbarkeit von Galvoscannern. So kann die Aufbaurate deutlich gesteigert werden. Auch beim drahtbasierten Auftragsschweißen kann der Elektronenstrahl gute Dienste leisten. Wie das funktioniert – und wo die Unterschiede im Vergleich zum Lichtbogenschweißen liegen – erklärt Thorsten Löwer, CTO der pro-beam GmbH & Co. KGaA, in dieser Folge.

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