Kategorie: Additive Fertigung

Spannende Beiträge, informative Fachartikel und die neusten Entwicklungen aus dem Themengebiet Additive Fertigung.

Neuartige „Tinte“ für den lichtbasierten 3D-Druck

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Konzept zur Herstellung elektrochromer Strukturen mithilfe von Digital Light Processing (links); Anwendung im spektroelektrochemischen Experiment (rechts). Bild: Universität Stuttgart / GRK 2948 / F. Sterl

Konzept zur Herstellung elektrochromer Strukturen mithilfe von Digital Light Processing (links); Anwendung im spektroelektrochemischen Experiment (rechts).
Bild: Universität Stuttgart / GRK 2948 / F. Sterl

Eine neuartige „Tinte“ macht es möglich, elektrochemisch schaltbare, leitfähige Polymere mit einem lichtbasierten Verfahren dreidimensional zu drucken. Forschende der Universitäten Heidelberg und Stuttgart ist es gelungen, sogenannte Redoxpolymere für die additive Fertigung mit Digital Light Processing nutzbar zu machen. Die auf diese Weise entstehenden komplexen zwei- und dreidimensionalen Strukturen können elektrochemisch so manipuliert werden, dass sie ihre Farbe ändern. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Fertigung etwa von 3D-gedruckten optoelektronischen Geräten. Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des von beiden Universitäten getragenen Graduiertenkollegs „Gemischter Ionen-Elektronentransport: Von den Grundlagen zur Anwendung“ durchgeführt. Weiterlesen

Herstellung und Charakterisierung eines Metall-Keramik-Verbundwerkstoffs mittels Additiver Fertigung

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In diesem Beitrag wird die Entwicklung eines neuen Verbundwerkstoffs auf Basis von Edelstahl und Aluminiumoxid unter Verwendung der Additiven Fertigung vorgestellt. Die Pulver wurden im Volumenverhältnis 1:1 gemischt und mit Zellulose und Additiven zu einer viskosen Masse verarbeitet. Durch Material Extrusion wurden Probekörper hergestellt, die anschließend bei 1350 °C unter Argon gesintert wurde. Die Mikrostruktur zeigt ein dichtes Gefüge, in dem Edelstahl-Partikel gleichmäßig versintert und Aluminiumoxid-Partikel umhüllt sind. Dieses Gefüge führt zu einer gesteigerten Härte und Verschleißbeständigkeit des Materials. Der Prozess und die Eigenschaften des Materials bieten neue Perspektiven für den Einsatz in verschleißkritischen Anwendungen. Weiterlesen

Neuartige Funktionsbeschichtungen mit additiver Auftraglöttechnik für höchste Ansprüche an den industriellen Verschleiß- und Korrosionsschutz

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Bremsscheibenbeschichtung zur Abriebminimierung EURO7

Bremsscheibenbeschichtung zur Abriebminimierung EURO7

Verschleiß- und Korrosionsschutzmaßnahmen sorgen für eine Vielzahl von Industrieanwendungen für Standzeiterhöhungen und Produktivitätssteigerung. Insbesondere unter den Aspekten Ressourcenschonung, Bauteilverfügbarkeit und Recycling spielen funktionelle Beschichtungen eine entscheidende Rolle. Je nach Anwendungsfall und Anforderungen an die Oberfläche kann aus verschiedenen Beschichtungen die Geeignetste ausgewählt werden. Neben der Neuteilfertigung ist die Reparatur und Instandsetzung (Re-Manufacturing) zur Wiederaufbereitung von verschlissenen Bauteilen und Komponenten ein zentrales Thema. Verfügbarkeiten können erhöht, Ressourcen durch Wiederverwendung geschont und dadurch erheblich an Kosten gespart werden. Weiterlesen

Mit neuen „verrückten“ Hochleistungs-Schneidwerkzeugen wird die Zerspanung einfacher

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© Mikron Tool

© Mikron Tool

Mikron Tool, der Schweizer Hersteller von Schneidwerkzeugen für die Mikrobearbeitung schwieriger Werkstoffe, präsentiert stolz seine neuen Vollhartmetallwerkzeuge: CrazyMill Cool CF mit Eckenradius und CrazyDrill Flex Titanium ATK für das Tieflochbohren von legierten Titanbauteilen. Damit bestätigt Mikron Tool seine Führungsposition in der Hochleistungs-Mikrobearbeitung. Weiterlesen

Additive Fertigung als Innovationstreiber: Perspektiven auf der Formnext

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Copyright by Mesago / Marc Jacquemin

Copyright by Mesago / Marc Jacquemin

Die Additive Fertigung (Additive Manufacturing, AM) ist längst ein etablierter Bestandteil moderner industrieller Produktionsprozesse. Sie ermöglicht eine hohe Gestaltungsfreiheit, schnelle Entwicklungszyklen und flexible Fertigungslösungen – von der Prototypenherstellung bis zur Serienproduktion. Insbesondere in technologieintensiven Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Medizintechnik und Energietechnik trägt die Additive Fertigung zur Effizienzsteigerung und Nachhaltigkeit bei. Weiterlesen

3D-gedruckte Metallbauteile werden mit Schall besser

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© UdS/EhrlichMit dem neuen Verfahren, das Dr. Oliver Maurer entwickelt hat, lassen sich mit dem 3D-Drucker vor allem kleinere Metallbauteile erheblich feiner und qualitativ hochwertiger drucken.

© UdS/EhrlichMit dem neuen Verfahren, das Dr. Oliver Maurer entwickelt hat, lassen sich mit dem 3D-Drucker vor allem kleinere Metallbauteile erheblich feiner und qualitativ hochwertiger drucken.

In sicherheitsrelevanten Bereichen der Luft- und Raumfahrt oder beim Fahrzeugbau kommen 3D-gedruckte Bauteile heute eher selten zum Einsatz. Es gibt zu viele Qualitätsprobleme. Am Lehrstuhl für Fertigungstechnik von Professor Dirk Bähre an der Universität des Saarlandes forscht das Team daran, den 3D-Druck präziser zu machen. Dem Doktoranden Oliver Maurer ist es gelungen, die Qualität kleiner Metallbauteile, die im Pulverbett 3D-gedruckt werden, deutlich zu erhöhen – und zwar mit Schall.

Rüttelt man ordentlich, wird Beton stabiler und tragfähiger. Das heftige Hin und Her lässt Hohlräume zwischen Körnchen und Steinchen schrumpfen, alles wird verdichtet. Auch die Teilchen von Metallpulver in einem 3D-Drucker können so näher zusammenrücken. Wenn der Laser das verdichtete Pulver schmilzt, wird das Bauteil, das Schicht über Schicht aus dem geschmolzenen Metall entsteht, stabiler, die Metallkristalle bilden sich in der Schmelze kleinmaschiger – sofern man alle wichtigen Stellschrauben beim Druckprozess richtig miteinander in Einklang bringt. Dies hat der inzwischen promovierte Fertigungstechniker Oliver Maurer in seiner Doktorarbeit bei Professor Dirk Bähre nachgewiesen. Zum Rütteln verwendete er Schall – schließlich ist beim 3D-Druck Hochpräzision gefragt. „Schall lässt sich sehr exakt kontrollieren und dosieren“, erläutert Oliver Maurer, warum er Schall einer mechanischen Rüttelvorrichtung vorzieht. Weiterlesen

Kunststoffe aus Verpackungsabfällen besser recyceln

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© Fraunhofer IFAMAm Fraunhofer IFAM werden die gereinigten Kunststoffabfälle im Compounder gemischt, aufgeschmolzen und extrudiert.

© Fraunhofer IFAM
Am Fraunhofer IFAM werden die gereinigten Kunststoffabfälle im Compounder gemischt, aufgeschmolzen und extrudiert.

Jährlich landen deutschlandweit etwa 5,6 Millionen Tonnen Kunststoffverpackungen nach einmaliger Nutzung im Haushaltsmüll – weniger als ein Drittel davon lässt sich bisher recyceln. Gemeinsam mit der Hochschule Bremen möchte das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM den verschmutzten Müll in hochwertige Produkte aus dem 3D-Drucker verwandeln.

Die Menge an Kunststoffmüll steigt, in den vergangenen 30 Jahren hat sie sich deutschlandweit etwa verdreifacht. Besonders Verpackungen aus dem gelben Sack tragen dazu bei: Fielen im Jahr 1994 in Deutschlands Privathaushalten noch 2,1 Millionen Tonnen Kunststoffmüll an, waren es 2023 bereits 5,6 Millionen Tonnen. Umso wichtiger ist es, die Einmalprodukte, die größtenteils auf Basis von Erdöl hergestellt werden, aufzubereiten. Weiterlesen

Mobiles Messgerät prüft Kunststoffpulver in Sekundenschnelle

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© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer BezWird das mobile Raman-Spektrometer auf das Kunststoffpulver gerichtet, zeigt das Display des Messgeräts eine Kurve an, die Rückschlüsse über den Zustand des Pulvers zulässt.

© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez Wird das mobile Raman-Spektrometer auf das Kunststoffpulver gerichtet, zeigt das Display des Messgeräts eine Kurve an, die Rückschlüsse über den Zustand des Pulvers zulässt.

Den Alterungszustand von gebrauchtem Kunststoffpulver zu ermitteln, war bisher ein zeitraubendes und teures Unterfangen. Doch nun hat ein Wissenschaftler vom Fraunhofer IPA ein Prüfverfahren entwickelt, das binnen Sekunden Ergebnisse liefert. Die Kosten für 3D-gedruckte Bauteile könnten deshalb sinken.

Man sieht ihm sein Alter kaum an: Das Kunststoffpulver, das beim 3D-Druck zum Einsatz kommt, wirkt meist noch wie neu, wenn es den ersten Druckprozess durchlaufen hat. Beim Selektiven Lasersintern, einem weit verbreiteten 3D-Druckverfahren, wird das Kunststoffpulver flächig aufgebracht, erwärmt und an genau definierten Stellen mit einem Laserstrahl verfestigt. Dieser Vorgang wiederholt sich Schicht für Schicht, bis das gewünschte Bauteil fertig ist. Dabei wird auch das Pulver, das nicht lokal aufgeschmolzen wird, für mehrere Stunden auf eine Temperatur deutlich oberhalb von 100°C erhitzt und am Ende des Bauprozesses wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Dabei altert das Material. Weiterlesen

Material mit neuartigen Dehnungseigenschaften entwickelt

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Metamaterialien sind künstlich entwickelte Materialien, die so in der Natur nicht vorkommen. Ihre Bausteine funktionieren wie Atome in herkömmlichen Materialien, haben aber besondere optische, elektrische oder magnetische Eigenschaften. Entscheidend für die Funktion ist die Wechselwirkung zwischen den Bausteinen: Bislang war diese meist nur mit unmittelbar benachbarten Bausteinen, also lokal möglich. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein mechanisches Metamaterial entwickelt, mit dem sich diese Wechselwirkungen auch über größere Entfernungen im Material auslösen lassen. Das Material könnte Anwendung finden, wenn es um das Messen von Kräften oder das Überwachen von Statik geht.

Das neue Metamaterial unter dem Rasterelektronenmikroskop: Eine spezielle Struktur (rot) ermöglicht neue Dehnungseigenschaften. (Abbildung: Jonathan Schneider, KIT)

Das neue Metamaterial unter dem Rasterelektronenmikroskop: Eine spezielle Struktur (rot) ermöglicht neue Dehnungseigenschaften. (Abbildung: Jonathan Schneider, KIT)

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Mechanische Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Werkstoffen aus Metall steigert die Festigkeit

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Bild 1: Nacharbeitung eines additiv gefertigten Strukturbauteils durch Festwalzen

Bild 1: Nacharbeitung eines additiv gefertigten Strukturbauteils durch Festwalzen

Im Trendradar scheint sich der Hype um die additive Fertigung aktuell etwas abzuschwächen, und es kristallisieren sich immer mehr die wirklichen Use-cases heraus. Eine wesentliche Herausforderung besteht allerdings noch immer in der optimierten Konstruktion von Bauteilen. Denn natürlich ist die additive Fertigung aktuell den klassischen Fertigungsprozessen hinsichtlich der Effizienz unterlegen. Die Materialeigenschaft ist hier eine entscheidende Größe und heute noch nicht vollständig überprüfbar. Die Frage ist, wie groß ist die Festigkeit eines additiv gefertigten Bauteils im Vergleich zum herkömmlichen Werkstoff? Weiterlesen