Kategorie: Additive Fertigung

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

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

Gebündeltes Licht verbessert 3D-Druck

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Die Lampen von LEAM bei der Arbeit. Mithilfe von Hochleistungs-LED verbinden sich die gedruckten Materiallagen deutlich besser.

Die Lampen von LEAM bei der Arbeit. Mithilfe von Hochleistungs-LED verbinden sich die gedruckten Materiallagen deutlich besser.

Dem Tech-Start-up LEAM gelingt es, Kunststoff-3D-Druck allein durch den Einsatz von Licht zu verbessern. Möglich machen das Hochleistungs-LEDs und die gezielte Abgabe von gebündeltem Licht an das Bauteil. Die drei Gründenden haben sich während ihrer Zeit am Lehrstuhl für Carbon Composites der Technischen Universität München (TUM) kennengelernt und ihr Wissen jetzt für die Lösung eines Industrieproblems eingesetzt. Künftig sollen Unternehmen dank der neuen Technik die Möglichkeit bekommen, komplexe Strukturen kostengünstig in einer besonders hohen Bauteilqualität zu drucken. Weiterlesen

Thermoplastschäume aus dem 3D-Drucker

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© Fraunhofer ICTGedrucktes Schaum-Musterbauteil aus PLA...

© Fraunhofer ICT Gedrucktes Schaum-Musterbauteil aus PLA…

Das Fraunhofer ICT hat Thermoplastschäume mit sehr geringer Dichte entwickelt. Mittels 3D-Druck könnten daraus individuelle Leichtbauteile gefertigt werden. Weil es bisher problematisch war Schäume bei Additiven Produktionsverfahren einzusetzen, haben Forscher am Fraunhofer IPA eigens dafür eine Verschlussdüse entwickelt.

Für Anwendungen kleiner Losgrößen und individuell angepasster Bauteile ist der 3D-Druck oft die wirtschaftlichste Lösung. Entsprechend kommen zunehmend neue Materialien mit neuen Eigenschaftsprofilen für additive Fertigungsverfahren auf den Markt.

Gedruckte Schaumbauteile sind so eine neue Anwendung. Stand der Technik sind hier mit chemischen Treibmitteln beladene Filamente, die während des Druckvorgangs aufschäumen. Studien an mit chemischem Treibmittel versetztem Polylacticacid (PLA, zu Deutsch: Polymilchsäure) haben gezeigt, dass damit Schaumbauteile mit einer Dichte von etwa 430 kg/m³ erzeugt werden konnten. Im Vergleich zum Kompaktmaterial haben diese Schäume etwa 35 % der Dichte. Weiterlesen

Von Insekten inspirierte Holzbindemittel für den 3D-Druck

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© Fraunhofer IPA

© Fraunhofer IPA

Ein Forschungsteam des Fraunhofer IPA und Fraunhofer IME arbeitet daran, mithilfe von Proteinen und Enzymen aus dem Speichel von Hornissen oder der Seide von Köcherfliegenlarven ein Holzbindemittel herzustellen, das witterungsbeständig und biologisch abbaubar ist. Ziel ist es, einen biologischen Holzklebstoff zu entwickeln, mit dem Holzreste mittels 3D-Drucker zu neuen Naturstoffkomposit-Produkten verarbeitet werden können. Neben der Additiven Fertigung könnte die Kombination aus »Insektenklebstoff« und Holzresten auch für andere Verfahren wie den Spritzguss interessant sein. Potenzielle Anwendungen könnten eine Vielzahl von Produkten aus verschiedenen Branchen sein. Weiterlesen

Nanomaterialien: Glas sinterfrei in 3D gedruckt

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Nanometerfeine Strukturen aus Quarzglas, die sich direkt auf Halbleiterchips drucken lassen, erzeugt ein am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeltes Verfahren. Ein hybrides organisch-anorganisches Polymerharz dient als Ausgangsmaterial für den 3D-Druck von Siliziumdioxid. Da das Verfahren ohne Sintern auskommt, sind die dazu erforderlichen Temperaturen deutlich niedriger. Zugleich ermöglicht eine höhere Auflösung Nanophotonik mit sichtbarem Licht.

Mit dem neuen Verfahren lässt sich eine große Vielfalt von Quarzglasstrukturen im Nanometermaßstab erzeugen. (Abbildung: Dr. Jens Bauer, KIT

Mit dem neuen Verfahren lässt sich eine große Vielfalt von Quarzglasstrukturen im Nanometermaßstab erzeugen. (Abbildung: Dr. Jens Bauer, KIT

Das Drucken von aus reinem Siliziumdioxid bestehendem Quarzglas in mikro- und nanometerfeinen Strukturen eröffnet neue Möglichkeiten für viele Anwendungen in Optik, Photonik und Halbleitertechnik. Doch bis jetzt dominieren dabei Techniken, die auf dem traditionellen Sintern basieren. Die für das Sintern von Siliziumdioxid-Nanopartikeln erforderlichen Temperaturen liegen über 1 100 Grad Celsius – viel zu heiß für das direkte Abscheiden auf Halbleiterchips. Ein Forschungsteam unter Leitung von Dr. Jens Bauer vom Institut für Nanotechnologie (INT) des KIT hat nun ein neues Verfahren entwickelt, transparentes Quarzglas mit hoher Auflösung und hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei deutlich niedrigeren Temperaturen herzustellen. Weiterlesen

Klimafreundliche Kunststoffe für den industriellen 3D-Druck

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Mit den Polymer Werkstoffen PA 1101 ClimateNeutral und PA 2200 CarbonReduced von EOS können Unternehmen die Treibhausgasemissionen reduzieren.

Die hervorragenden Eigenschaften der EOS PA 11 und PA 12 Werkstoffe führen zu einer großen Nachfrage dieser für den Plastik 3D-Druck. Eine CO2-reduzierte und sogar klimaneutrale Version davon anbieten zu können, unterstützt Unternehmen dabei, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Gleichzeitig können sie auf die bewährte Teilequalität und Materialeigenschaften vertrauen.

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Erstklassige Beratung, erstklassige Werkzeuge. Für eine kostenreduzierte Nachbearbeitung im 3D-Druck mit LUKAS-ERZETT.

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Als einer der technologisch führenden Hersteller und anerkannter Spezialist für innovative, leistungsstarke Werkzeuge und Sonderlösungen setzt LUKAS-ERZETT seit über 80 Jahren immer wieder neue Maßstäbe. Durch kompetente Beratung und anwendungsorientierte Werkzeuge. Damit die qualitativ hochwertige, mitunter sehr aufwändige Nachbearbeitung von 3D-Druck-Erzeugnissen schneller, präziser und effizienter von der Hand geht.

LUKAS-WERKZEUGE ZUR 3D-DRUCK-NACHBEARBEITUNG.

3D-Druck: Neue Möglichkeiten, neue Herausforderungen

Ganz gleich ob Stereolithographie oder die unterschiedlichen Freiraum- und Pulverbettverfahren: die additive Fertigung hat bereits in vielen Bereichen und Branchen der Industrie Einzug gehalten und entwickelt sich stetig weiter. Und: Der 3D-Druck gibt Unternehmen und Entwicklern die Freiheit, Formen zu kreieren, die mit konventionellen Fertigungsmethoden niemals realisiert werden können. Beim Bau von Anschauungs- und Funktionsprototypen, für Klein- und Mittelserien und auch zunehmend in der umfangreichen Serienfertigung. Auch deshalb, weil die Bauteile aus unterschiedlichsten Metallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen aber auch aus Keramik und weiteren Materialien hergestellt werden können. Weiterlesen

Prüfung additiv gefertigter Schaumwerkstoffe

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Prüfung additiv gefertigter Schaumwerkstoffe

Bildquelle: Hegewald & Peschke Meß- und Prüftechnik GmbH

Additive Fertigungsverfahren bieten einen beeindruckenden Gestaltungsfreiraum. Basierend auf dreidimensionalen Daten werden dabei viele Lagen feinen Materials übereinandergeschichtet.

Anfangs in erster Linie im Bereich von Kunststoffen im Einsatz, gewinnt die additive Fertigung zunehmend auch in der Metallbranche an Bedeutung.

Mit den Universalprüfmaschinen der inspekt-Serie bietet Hegewald & Peschke optimal abgestimmte Prüfsysteme zur Prüfung additiv gefertigter Komponenten und Schaumwerkstoffe. Dabei können sowohl die Eigenschaften der Materialien als auch der Porenstrukturen der Schäume untersucht werden. Während für Kunststoffschäume eher Kleinlastprüfmaschinen im Bereich 5 oder 10 kN relevant sind, werden Metallschaumstrukturen in der Regel mit Prüfmaschinen bis zu einer Maximallast von 100 kN bzw. sogar 250 kN untersucht. Weiterlesen

Innovative Werkstoffherstellung für das Polymer Laser Sintern – Teil 2

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Das Polymer Laser Sintern wird zu den additiven Fertigungsverfahren gezählt und erfreut sich aufgrund kurzer Produktzyklen und hoher Freiheitsgrade in der Fertigung immer größerer Beliebtheit. Die breitere Anwendung des Verfahrens wird unter anderem noch durch eine begrenzte Materialauswahl behindert, welche auf hohe Anforderungen und das Fehlen passender Herstellungsprozesse zurückzuführen ist. Im zweiten Teil dieses Artikels werden zwei experimentelle Herstellungsverfahren aus der aktuellen Forschung an der Universität Paderborn vorgestellt, welche das Potenzial bieten, die bisherigen Restriktionen zu beseitigen.

Im ersten Teil des Artikels wurde die kryogene Vermahlung als ein bereits etabliertes Verfahren zur Herstellung von SLS-Materialien vorgestellt, obwohl lediglich scharfkantige Partikeln und somit Pulver mit i.d.R. schlechten Fließeigenschaften erzeugt werden können. Um die Fließeigenschaften in einem nachgelagerten Schritt zu verbessern, werden an der Universität Paderborn die thermische Verrundung und die mechanische Verrundung tiefergehend untersucht. Bei der thermischen Verrundung in der Gasphase werden die Partikeln in einem vertikal beheizten Reaktor teilweise aufgeschmolzen und erhöhen aufgrund der geringeren Oberflächenspannung ihre Sphärizität, welche sie in der Erstarrungsphase beibehalten. Aktuelle Anlagen zur thermischen Verrundung liefern allerdings nicht nur eine geringe Ausbeute, sondern sind auch mit hohem Energieverbrauch verbunden, weshalb intensiver Forschungsbedarf besteht, um das Verfahren für die Massenproduktion weiterzuentwickeln. Weiterlesen