Synthetische Kraftstoffe: 3D-Druck soll Effizienz steigern und Kosten senken

Gastrennmembran wie sie auch im Projekt PROMETHEUS entwickelt wird
Copyright: Forschungszentrum Jülich / T. Schlößer

Die Co-Elektrolyse ist ein neuer, sehr effizienter Weg, um aus CO2 und Wasser synthetische Kraftstoffe und Chemikalien herzustellen. Dieselautos und Benziner, aber auch LKWs, Flugzeuge und Schiffe könnten mit solchen Kraftstoffen praktisch klimaneutral fahren. Zudem bieten sie sich als Energiespeicher an, um Schwankungen von Wind- und Sonnenenergie auszugleichen. Im Projekt PROMETHEUS wollen Jülicher Forscher gemeinsam mit der WZR ceramic solutions GmbH sowie der griechischen Aristoteles-Universität Thessaloniki und dem Mineralölunternehmen Hellenic Petroleum nun mittels 3D-Druck einen Membranreaktor für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe mit extradünnen Zellen entwickeln. Dieser soll deutlich effizienter und kostengünstiger sein als bisherige Anlagen, die sich größtenteils noch in einem experimentellen Stadium befinden. Weiterlesen

Roboter-Auge mit Rundumblick

© Fraunhofer IAPT
Innovative SensePRO-Sensorik ermöglicht eine 360°-Rundumsicht für die Prozessführung und Qualitätssicherung.

Roboter können sich in alle Richtungen bewegen – aber nicht in alle Richtungen sehen. Der patentierte Lasersensor SensePRO der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT schafft Abhilfe.

Wo bin ich? Diese Frage müssen auch Roboter beantworten, wenn sie unermüdlich Werkstücke kleben, schweißen oder Dichtungen verfugen. Denn nur wenn die Robotersteuerung auf den Millimeter genau weiß, an welcher Stelle sich der Klebe- oder Schweißkopf gerade befindet, ist das Endergebnis präzise. Der Roboter braucht also eine Art Auge. In der Automobilindustrie und vielen weiteren Branchen übernehmen das spezielle Sensoren, die mehrheitlich mit dem Prinzip der Lasertriangulation arbeiten. Eine Laserdiode wirft eine Linie aus rotem Licht auf das Werkstück, von dort wird das Licht unter einem bestimmten Winkel reflektiert und weiter in eine Kamera geworfen. Aus der Position, von der das Licht auf den Kamerachip trifft, lassen sich die Position und die Entfernung des Sensors zum Werkstück innerhalb des Koordinatensystems bestimmen. Weiterlesen

Den Spritzern auf der Spur – für mehr Hygiene und eine höhere Korrosionsbeständigkeit medizintechnischer Produkte

Abbildung 1: Querschliff einer lasergeschweißten Mischverbindung aus ferritischen und
austenitischen Edelstählen

Heutzutage haben korrosionsbeständige Stähle viele Anwendungsbereiche des täglichen Lebens erobert. So kommen diese in zahlreichen Bereichen zum Einsatz, in denen erhöhte Korrosionsgefahr durch aggressive Medien droht, aber auch für Aufgabenstellungen mit hohen hygienischen Anforderungen. Im Laufe der Zeit wurde eine Vielzahl an verschiedenen korrosionsbeständigen Stählen für spezifische Einsatzgebiete entwickelt, die sich in ihrer Legierungszusammensetzung und Gefügemorphologie teilweise deutlich voneinander unterscheiden. Dies wirkt sich auch auf die Schweißeignung der jeweiligen Werkstoffe aus, die immer dann eine Rolle spielt, wenn einzelne Bauteile im Produktionsprozess durch Schweißen zu einer Baugruppe gefügt werden sollen. Während zum Verbinden massiverer Bauteile meist das Wolfram- oder Metall-Inertgas-Schweißen sowie das Widerstandspunktschweißen Anwendung finden, wird im Bereich filigraner Produkte meist das Laserstrahlschweißen verwendet. Durch dessen konzentrierte Wärmeeinbringung bei gleichzeitig geringem Gesamtenergieeintrag können verzugsarme Schweißbaugruppen in sehr kurzen Taktzeiten hergestellt werden. Am Bayerischen Laserzentrum (blz) konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass trotz der stark unterschiedlichen Wärmeausdehnung und Wärmeleitfähigkeit die Möglichkeit besteht, auch Mischverbindungen zwischen austenitischen und ferritischen korrosionsbeständigen Stählen herzustellen, ohne dabei die Duktilität und Festigkeit der Werkstoffe im Bereich der Schweißnaht signifikant zu verringern. Weiterlesen

Additive Fertigung von komplex geformten, großformatigen und gradierten Keramiken

3D-Drucker mit vier Mikordispenser-Einheiten
zum Verdrucken von verschiedenenthermoplastischen Massen.

Anspruchsvolle keramische Komponenten wurden bislang hauptsächlich unter preisintensivem Werkzeugeinsatz spritzgegossen oder mit hohen Materialverlusten aus isostatisch gepressten Formkörpern gefertigt. Neue additive Fertigungstechnologien wie das Fused-Filament-Fabrication-Verfahren oder der Thermoplastische 3D-Druck eröffnen nun völlig neue Wege für die Keramik: Mit komplex geformten, großformatigen oder funktional gradierten Bauteilen kann ihr Einsatzspektrum in den verschiedensten Zielbranchen erheblich gesteigert werden.

Generell gestatten additive Verfahren Bauteilgeometrien herzustellen, die mit herkömmlichen Formgebungsverfahren nicht realisierbar sind. Zudem können auch individualisierte Einzelstücke oder Kleinstserien kosteneffizient gefertigt werden, da die Additive Fertigung ohne kostspielige verschleißende Werkzeuge auskommt. Neben der geometrischen Vielfalt bieten additive Verfahren aber auch die Möglichkeit, Bauteile mit ortsaufgelöstem Eigenschaftsprofil herzustellen, indem die Werkstoffzusammensetzung an jedem beliebigen Punkt des Bauteils variiert wird. Damit werden künftig neue, geometrisch und funktional komplexe Keramikkomponenten verfügbar sein. Weiterlesen

Beton aus dem 3D-Drucker

Eines der größten Testobjekte, die im Rahmen des Forschungsprojekts im Extrusionsverfahren entstanden sind, ist ein Wandelement mit Abmessungen von 150 cm x 50 cm x 93 cm (L x B x H). (Foto: K. Henke / TUM); Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion

Traditionell werden Bauteile aus Beton gegossen. Die dafür notwenige Verschalung begrenzt jedoch die Gestaltungsmöglichkeiten. Neue Freiheiten in der Formgebung ermöglicht der 3D-Druck. Forscherinnen und Forscher an der Technischen Universität München (TUM) experimentieren mit verschiedenen Verfahren, unter anderem dem sogenannten selektiven Binden. Mit dieser Technik ist es jetzt erstmals gelungen, filigrane, bionische Strukturen aus echtem Beton zu drucken.

Passgenaue Implantate, gewichtsoptimierte Flugzeug- und Autobauteile – in vielen Industriezweigen wird der 3D-Druck heute bereits routinemäßig eingesetzt. Höchste Zeit, dass auch die Architektur davon profitiert, meint Dr. Klaudius Henke vom Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion an der TUM: „Die additive Fertigung wäre für das Bauwesen extrem attraktiv: Sie erlaubt eine große Formenvielfalt – und auch bei kleinen Stückzahlen – hohe Wirtschaftlichkeit.“ Weiterlesen

Concept Laser legt Grundstein für die Additive Fertigung der Zukunft

Der 3D-Campus wird künftig Forschung und Entwicklung sowie Produktion, Service und Logistik unter einem Dach vereinen. Auf einer Fläche von ca. 40.000 Quadratmetern entsteht Platz für ca. 500 Arbeitsplätze.
© Concept Laser GmbH

GE (NYSE: GE) und Concept Laser legten am 30.11.2017 mit dem ersten Spatenstich den Grundstein für einen neuen Standort in Lichtenfels. Der 3D Campus wird künftig Forschung und Entwicklung sowie Produktion, Service und Logistik unter einem Dach vereinen. Die neuen Räumlichkeiten sollen Anfang 2019 bezugsbereit sein und auf einer Fläche von ca. 40.000 Quadratmetern Platz für ca. 500 Mitarbeiter bieten. Die zukünftige Produktionskapazität wird sich um den Faktor vier erhöhen. Damit wird der Standort Lichtenfels von Concept Laser zu einem Zentrum für die Produktion von 3D-Metalldruck-Maschinen von GE weltweit werden. Das Investment in den neuen Standort beträgt rund 105 Millionen Euro. Weiterlesen

Flexibler Leichtbau für individualisierte Produkte durch 3D-Druck und Faserverbundtechnologie

© Foto Fraunhofer IPT
Hybrid-Thermoplast-Prototyp mit 3D-gedruckter Struktur

Hohe Werkzeugkosten und eine unzureichende Bauteilfestigkeit verhindern heute noch oft die wirtschaftlich effiziente Produktion belastungsfähiger, individualisierter Produkte. Zur Herstellung solcher Produkte könnte daher schon in naher Zukunft ein kombiniertes Fertigungsverfahren aus 3D-Druck und Faserverbund-Technologie zum Einsatz kommen: 3D-Druck für die maximale Flexibilität in Form und Funktion und ein Umformverfahren für Faserverbundkunststoff, der die Stabilität des Bauteils gewährleistet. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen stellt die im BMBF-geförderten Projekt »LightFlex« entwickelte, flexible Prozesskette vom 19. bis 21. September 2017 in Stuttgart auf der Composites Europe vor und gibt in Halle C2 am Stand A42 sowie im Rahmen eines Fachvortrags Einblicke in die adaptive und vernetzte Produktion von Leichtbaukomponenten. Weiterlesen

Multi-Material-3D-Druck – Das richtige Material an der richtigen Stelle

Wissenschaftler der Technischen Universität Dresden entwickeln im Forschungsvorhaben „MM3D – Generative Fertigung von Multi-Material-Leichtbaustrukturen und -Werkzeugsystemen“ gemeinsam mit sächsischen Unternehmen neuartige 3D-Druck-Verfahren für optimale Kombinationen unterschiedlicher Materialien.

Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe besitzen ein großes Leichtbaupotential und ermöglichen neuartige Bauweisen für ressourcenschonende Hightech-Produkte. Die intelligente Kombination solcher Faserverbunde mit klassischen Konstruktionswerkstoffen wie Metallen – das sogenannte Multi-Material-Design (MMD) – führt zur deutlichen Erweiterung des Anwendungsspektrums infolge der zielgerichteten Ausnutzung werkstoffspezifischer Vorteile. Das große Potential lässt sich jedoch nur dann wirtschaftlich nutzen, wenn geeignete effiziente  Fertigungstechnologien für unterschiedliche Produktionsmengen zur Verfügung stehen. Weiterlesen

Neues Forschungsprojekt zu 3D-gedruckten Federungssystemen

Foto (IHD): Federungssysteme im Druckprozess

Unter der Kurzbezeichnung „3D-FeSy“ startete am 1. Februar 2017 im IHD ein neues Forschungsprojekt zur Entwicklung eines integralen Federungssystems für Polstermöbel unter Verwendung des Fused-Filament-Fabrication-Ver fahrens.

Differenzierte Kundenwünsche hinsichtlich des Sitzkomforts führen zu einer Vielfalt an Konstruktionsvarianten bei der Möbelfertigung. Daraus resultieren für die Hersteller hohe Logistik- und Lageraufwendungen bei der Sicherung kundenangepasster Sitzpolsteraufbauten. Für individualisierte Produkte und die Herstellung kleiner Stückzahlen bieten sich 3D-Druck-Verfahren an. Weiterlesen

Interaktive, dreidimensionale Werkstücke nach dem Druck per Hand anpassen

Informatiker der Saar-Uni ermöglichen es Nutzern von 3-D-Druckern, Objekte individuell anzupassen, nachdem sie gedruck worden sind.

Durch den 3-D-Druck sind alle erdenklichen Varianten schichtweise aufgebauter, dreidimensionaler Objekte möglich. Das erfreut Industrie und private Anwender. Hochrechnungen für das Jahr 2025 kommen sogar auf ein Marktpotenzial von rund 50 Milliarden US-Dollar an Wertschöpfung. Will man jedoch das gedruckte Werkstück ändern, ist die Gestaltungsfreiheit dahin. Informatiker an der Universität des Saarlandes bauen daher an vorab definierten Stellen neu entwickelte Elemente in das 3-D-Objekt ein, mit deren Hilfe es sich auch noch nach dem Druck verändern lässt. Ihr neues Verfahren präsentieren sie auf der Computermesse Cebit in Hannover vom 20. bis 24. März (Halle 6, Stand E28). Weiterlesen