stahl + eisen 04/2020 Leseprobe

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TITELTHEMA: INNOVATION Additive Fertigung ren der Stereolithografie, bei dem es sich tatsächlich um die erste öffentlich vorgestellte Technologie der additiven Fertigung handelt. Sie basiert auf einem photochemischen Prozess, bei dem durch Licht sogenannte Monomere und Oligomere (Molekülketten) miteinander vernetzt werden, um in der Folge Polymere zu bilden. Entsprechend der Bedeutung des Adjektives „polymer“ handelt es sich bei letzterem um einen Stoff, der „aus vielen gleichen Teilen“ – hier Molekülen – aufgebaut ist. Die Metall-Lithographie nutzt dieses Technologieprinzip. Das lichtempfindliche Polymerbindemittel wird jedoch mit Metallpulver gemischt, wodurch eine neue Art von Ausgangsmaterial entsteht. Das österreichische Unternehmen Incus etwa ist mit dieser Neuinterpretation an den Markt gegangen und beabsichtigt seitdem, durch die lithographische additive Fertigung neue Möglichkeiten für das 3D- Drucken von Metallen zu etablieren. Sinterprozess ähnlich wie MIM Hintergrund Was es etwa mit dem IDAM-Netzwerk oder dem NRW-Leitmarktprojekt „Add Steel“ auf sich hat, wurde jüngst in stahl + eisen 10/19 näher beleuchtet. Zu den anderen, hier skizzierten Technologien finden sich weitergehende Details auch in einer Studie von Ampower, einem auf die Technologie der additiven Fertigung spezialisierten Beratungsunternehmen. Mehr Details unter www.am-power.de/insights. Metall-Lithographie 3D-Druck mit sinterbasiertem Verfahren Rakel Vorratsbehälter Für Incus-Geschäftsführer Gerald Mitteramskogler steht fest, dass das lithographische Verfahren seines Unternehmens „metallische Bauteile in bisher für den 3D- Druck unerreichter Oberflächenästhetik“ ermöglicht. Wie bei der Stereolithographie wird das Material dabei in einer dünnen Schicht ausgebreitet und anschließend mit einem UV-Lichtprojektor selektiv ausgehärtet. Das Ergebnis ist eine Polymerkomponente, die einen hohen Anteil an Metallpulverpartikeln enthält. „Die Materialeigenschaften entstehen durch einen Sinterprozess, ähnlich den Prozessschritten im Metal Injection Molding (MIM), sprich Metallspritzguss. Unser Metall-3D-Drucker ist daher als komplementäre Technologie zu einer MIM-Massenfertigung zu verstehen, die dadurch auch Einzelstücke oder Kleinserien berücksichtigen kann“, erklärt Mitteramskogler auf Nachfrage. Damit bezieht er sich auf die Druckerserie „Hammer“, mit der das Unternehmen die Forschung und Serienproduktion von 3D-gedruckten Hochleistungsmetallen ermöglichen will. Damit sei es „nicht nur möglich, sehr kleine komplexe Bauteile mit feinsten Oberflächenstrukturen herzustellen, sondern auch neue Metallpulvermischungen, wie zum Beispiel nicht schweißbare Pulver, einzusetzen“, so Mitteramskogler. Ausblick: Was ist zu erwarten? Belichtung unbelichteter Feedstock Auch in der Zukunft wird sich die additive Fertigung in einem hohen Maße mit den steigenden Anforderungen der Industrie auseinandersetzen müssen. Es ist bereits jetzt absehbar, dass von den Zulieferern Von additiver Fertigung und einer nachhaltigen Industrie Flüssige Beschichtung Baukammer Bauplatte Kolben tendenziell eine höhere Produktivität bei geringeren Kosten gefordert wird. Auf industrieller Ebene stehen einige der aktuell entwickelten Technologien der additiven Fertigung kurz vor der Einführung. Während etwa das LB-PBF jahrelang den Markt für sich beanspruchen durfte, werden langsam mehr Technologien industriell umsetzbar und könnten künftig von relevanten Unternehmen in der Praxis berücksichtigt werden. Zudem kann die additive Fertigung eine wichtige Rolle bei der Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks industrieller Produktionsprozesse spielen. Bei der Vierten Industriellen Revolution geht es unter anderem darum, wie neue Fertigungstechnologien, darunter die additive Fertigung, Unternehmen wie Verbrauchern zugutekommen. Zunehmend wird auch fokussiert, wie die Industrie eine nachhaltigere Welt einführen kann. Im Vorfeld des vergangenen Weltwirtschaftsforums in Davos hat sich Ric Fulop dieser Thematik angenommen: „The way we make things is changing“, schreibt der CEO und Mitbegründer des US-Technologieunternehmens Desktop Metal in einem exklusiven Artikel. Darin heißt es, globale Unternehmen würden zukünftig von den Vorteilen einer flexibleren und automatisierten Produktion profitieren, die zum Teil auch durch die Technologie des 3D-Drucks ermöglicht würde. Die Beseitigung von Werkzeugen soll positive Auswirkungen mit sich bringen – geringe Vorlaufzeiten, niedrigere Teilekosten und geringere Lagerhaltungskosten wären das Resultat. Ohne die Notwendigkeit von Werkzeugen könnten Teile jenes Netzes eliminiert werden, das Bauteile und Produkte in die ganze Welt verschickt. Stattdessen könnten diese als digitale Datei bereitgestellt und unter effizienter Nutzung von Rohstoffen nur dann ausgedruckt werden, wenn sie tatsächlich benötigt würden. Darüber hinaus würde es die additive Fertigung grundsätzlich erlauben, mehrere Teile zu multifunktionalen Baugruppen zu konsolidieren. Zudem öffne laut Fulop die geometrische Flexibilität, die mit dem 3D-Druck einhergeht, die Tür zu einer neuen Klasse von Design. Mithilfe generativer Werkzeuge könnten Ingenieure skizzieren, wo ein Bauteil existieren sollte, welche Kräfte auf es einwirken und welche Bereiche vermieden werden müssten. Schließlich sei die Technologie potenziell offen für die Idee nachhaltiger Kreisläufe, bei denen die Komponenten immer wieder verwendet werden könnten. Quelle: Ampower; MarinaGrigorivna/Shutterstock 18 April 2020 stahlundeisen.de
Das in der Industrie aktuell etablierteste Verfahren der additiven Fertigung ist das Laserstrahlschmelzen (LB-PBF). stahlundeisen.de April 2020 19
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