Werkstoffe als Schlüssel für die generative Produktion

gradiert, hybride, biogen… so lauten einige Schlagwörter der aktuellen Materialforschung für additive Fertigungsverfahren, die anlässlich der 3D Valley Conference am 15. September 2016 in Aachen diskutiert wurden. Nachdem generative Produktionsprozesse immer stärker für die direkte Herstellung von Bauteilen genutzt werden, steht die Entwicklung neuer Werkstofflösungen, die Kombination von AM mit konventionellen Fertigungstechnologien und die Integration von 3D-Druck in industrielle Prozessketten im Fokus der Forschung. In Aachen haben sich Wissenschaftler des Fraunhofer IPT, des Fraunhofer ILT, der RWTH und der Fachhochschule zum Aachen Center for Additive Manufacturing (ACAM) zusammengeschlossen, um die Potenziale von 3D-Drucktechnologien besser für die Industrie nutzbar werden zu lassen.

Hochfeste 3D-Druckmaterialien für die Serienfertigung

Mit den steigenden Verkaufszahlen von Systemen additiver Fertigungsprozesse sind inbesondere die Ansprüche an die verarbeitbaren Werkstoffe größer geworden. Denn verlässt man den Bereich des Prototypenbaus als bisher größter Anwendungsbereich für die 3D-Drucktechniken sollen die genutzten Materialien vergleichbar sein mit den Ergebnissen konventioneller Produktionsverfahren. Und so wird die Bandbreite an Keramik- und Metallpulvern für das Lasermelting bzw. -sintering ebenso ausgebaut wie die Angebotspalette an Kunststofffilamenten für Consumer- und FDM-Drucker. Alles entwickelt sich in Richtung hochfester Werkstoffe, die selbst den Ansprüchen in der Luftfahrtindustrie und Medizintechnik genügen. Ein Beispiel ist ULTEM, ein thermoplastischer FDM-Kunststoff von Stratasys, der mit seiner hohen spezifischen Festigkeit und den Zertifizierungen optimal für Luftfahrt-, Automobil- und militärische Anwendungen geeignet ist. Die Neuentwicklung eines PEEK-Filaments von apium wurde soweit für medizintechnische Anwendungen spezifiziert, dass selbst in so hochspezialisierten chirurgischen Disziplinen wie in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der Einsatz von FDM-Druckern möglich wird.

Prof. Gebhardt von der FH Aachen war sich dann auch sicher, dass Materialinnovationen die Potenziale additiver Produktionssysteme in naher Zukunft enorm erweitern werden. Dabei werden sich die Wissenschaftler und Unternehmen in Zukunft vor allem die Möglichkeit von additiven Prozessen zunutze machen, Bauteilstrukturen mit unterschiedlichen Werkstoffen und Materialqualitäten umzusetzen. Die partielle elektrische Leitfähigkeit wird beispielsweise im Kontext gedruckter Elektronik gefordert, hochfeste Bauteile mit integrierten flexiblen Bereichen für das Fahrzeuginterior erwartet. Und was sich erst mit gradierten Lösungen umsetzen ließe, die die Variation von Eigenschaften über den Bauteilquerschnitt zuließen, regt die Phantasie der Forscher im Gebiet generativer Fertigungsprozesse bereits seit fast zwanzig Jahren an. Man darf also gespannt sein darauf, was die Wissenschaftler des Aachen Centers for Additive Manufacturing (ACAM) in den nächsten Jahren aus dem Hut zaubern werden.

www.ilt.fraunhofer.de

www.ipt.fraunhofer.de

www.stratasys.com

www.apiumtec.com