Die Branchenplattform von x-technik
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Die Grand Garage in der Tabakfabrik Linz ist eine Innovationswerkstatt, die das Herz von Technik- und Innovationsbegeisterten, Wissbegierigen und Neugierigen höherschlagen lässt. Drei Stockwerke und rund 4.000 m² Nutzfläche bilden den räumlichen Rahmen, in dem Privat- als auch Firmenmitglieder Zugang zu hochprofessionellen analogen und digitalen Technologien bekommen. Weiters spielen der interdisziplinäre Austausch sowie verschiedene Fortbildungs- und Vernetzungsformate eine wichtige Rolle. Für einen ersten Eindruck waren Chefredakteur Georg Schöpf und x-technik-Kollegin Christine Lausberger vor Ort.
Die Technische Universität München (TUM) und der Schweizer Technologiekonzern Oerlikon wollen gemeinsam additive Fertigungstechnologien vorantreiben. Dafür haben sie das TUM-Oerlikon Advanced Manufacturing Institute gegründet, um technische Herausforderungen auf dem Weg zur Industrialisierung zu meistern.
Die Bandbreite von 3D-Druck-Technologien wächst: Ein Forschungsteam der TH Köln entwickelt jetzt gemeinsam mit der Firma mz Toner Technologies ein neues 3D-Druck-Verfahren auf Basis von Elektrofotografie, das unter anderem das Drucken im Weltraum ermöglichen soll.
Großer Erfolg für das LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen des AIT Austrian Institute of Technology: Mit der Förderzusage für das Comet-Projekt We3D (Wire-based additive manufacturing – materials and technologies – for 3D metal structures of the future) wird nun ein umfassendes Forschungsvorhaben im Bereich der industriellen Additiven Fertigung realisiert. Unter der Leitung des LKR wird ein breit aufgestelltes Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern in den kommenden Jahren das so genannte Wire-based Additive Manufacturing (WAM) auf eine neue Stufe heben.
Das Fügen individuell strukturierter Stahlbleche ermöglicht die Herstellung topologisch optimierter Bauteile. Die Herstellbarkeit innerer Hohlräume wird dabei genutzt, um die Materialverteilung einer numerischen Bauteiloptimierung anzunähern. Am ISW der Universität Stuttgart werden Algorithmen zur automatischen Modellierung optimierter Bauteilschichten entwickelt und anhand praxisnaher Beispiele validiert. Von Nico Helfesrieder, M.Sc.; Dr.-Ing. Armin Lechler; Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl, Universität Stuttgart
Faserverstärkte Bauteile aus dem 3D-Drucker: Additive Manufacturing oder 3D-Druck ist in Sachen Kosteneffizienz, Personalisierbarkeit sowie Nachhaltigkeit anderen Verfahren stark überlegen und setzt sich deshalb in immer mehr Bereichen durch. Die Möglichkeiten sind dabei noch lange nicht ausgeschöpft. Im Rahmen des im April 2020 gestarteten FFG-Projekts eFAM4Ind – endless fiber reinforced additive manufacturing for industrial applications sollen diese im Hochleistungsprodukt-Segment und Leichtbau ausgelotet werden: Unter der Leitung des Lehrstuhls für Werkstoffkunde und Prüfung an der Montanuniversität und gemeinsam mit SinusPro, dem Polymer Competence Center Leoben (PCCL), dem Kompetenzzentrum Holz sowie Head Sport als Forschungspartner sollen Prüf- und Simulationsroutinen zur Vorhersage der Haltbarkeit und Lebensdauer von faserverstärkten Bauteilen aus dem 3D-Drucker entwickelt werden. Von Florian Arbeiter, Universität Leoben und Herfried Lammer, Kompetenzzentrum Holz.
branchengeschehen
Die Technologieplattform Additive Manufacturing Austria (AM-Austria) schließt sich den Forderungen der österreichischen Plattformen und Clusterorganisationen nach einer verstärkten F&E-Finanzierung zur Bewältigung der Corona-Krise an. Nach positiven Signalen des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie wurde eine F&E-Arbeitsgruppe eingerichtet, um den weiteren Prozess zu unterstützen.
gastkommentar
Am Standort Augsburg forscht das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (IGCV) zwischenzeitlich seit über zehn Jahren an der simultanen Verarbeitung von zwei Metalllegierungen in einem Aufbauprozess beim Laser-Strahlschmelzen. Derzeit wird die Multimaterialverarbeitung im Rahmen der Großprojekte Multimaterial-Zentrum Augsburg (seit Juli 2017) sowie Multimat II (seit Januar 2020) mit Nachdruck zur Industriereife weiterentwickelt. Der vorliegende Artikel gibt Einblicke in die aktuelle Technologiereife und Anwendungsideen. Gastkommentar von Prof. Dr.-Ing. Christian Seidel, Fraunhofer IGCV Augsburg
Lokale Kontrolle des Gefüges in der Additiven Fertigung: Ein Team von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung (MPIE) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT) hat ein Verfahren entwickelt, das es ermöglicht, lokal das Gefüge während des Laserauftragschweißen zu beeinflussen. Die Forscher nutzen hierzu die intrinsische Wärmebehandlung während des Prozesses, um gezielt Ausscheidungsreaktionen hervorzurufen und so das Gefüge lokal zu härten. So konnten sie ein Verbundmaterial aus einer Abfolge von weichen und harten Schichten desselben Materials herstellen, ähnlich einem Damaszener Stahl. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Journal Nature veröffentlicht (P. Kürnsteiner, M. B. Wilms, A. Weisheit, B. Gault, E. A. Jägle, D. Raabe: High strength damascus steel by additive manufacturing. In Nature 582 (2020) 515, doi.org/10.1038/s41586-020-2409-3).
Ein studentisches Team der Hochschule München hat sich erfolgreich für die Fly Your Thesis2020!-Kampagne der Europäischen Raumfahrtagentur ESA beworben. Anfang November 2020 werden in Bordeaux im Rahmen dessen 3D-Druck-Versuche in Schwerelosigkeit durchgeführt. Die acht Mitglieder des AIMIS-FYT Teams sind Studenten der Luft- und Raumfahrttechnik an der Hochschule München. Der Name AIMIS steht für Additive Manufacturing in Space. Ihr Projekt hat zum Ziel, ein 3D-Druckverfahren zu demonstrieren, mit dem Strukturen für Solarpaneele, Antennen oder andere Installationen im Weltraum hergestellt werden können.
Biomechanik und Materialentwicklung. Afrikawissenschaft und Produktionstechnik. Konstruktionslehre und Immaterialgüterrecht. Diese Kombinationen erscheinen nicht zusammengehörend. Doch für die Entwicklung von nachhaltigen additiven Innovationen gehören diese Disziplinen zusammen. Die Universität Bayreuth und vier Forschungseinrichtungen gehen diesen Schritt und bündeln ihre interdisziplinären Aktivitäten und Expertisen zur Erforschung von Materialien, Technologien, Geschäftsmodelle und Rechtsfragen der Additiven Fertigung. Von Christian Bay, Universität Bayreuth
Complexity for free – Dieses Versprechen der additiven Produktion stellt für die Nacharbeit von AM-Bauteilen eine der größten Herausforderungen dar. Dies gilt erst recht, da die Oberflächenbearbeitung, ebenso wie der Fertigungsprozess selbst, einen signifikanten Einfluss auf die Qualität des Fertigteils hat. Nur wer die Vor- und Nachteile der zahlreichen Bearbeitungsverfahren hinsichtlich der Anwendung auf AM-Bauteile kennt, kann diese auch gezielt einsetzen und schon beim Bauteildesign berücksichtigen.
Die Additive Fertigung zeigt durch aktuelle und prognostizierte Entwicklungen des Marktvolumens einen steigenden Anteil an den industriell genutzten Fertigungsverfahren. Als Stärken werden die Freiheiten im Design zur Realisierung von Hinterschnitten, komplexen Kühlgeometrien und dünnwandigen Leichtbaustrukturen genannt. Aber auch die im Vergleich zur konventionellen Fertigung wirtschaftliche Produktion von individuellen Einzelstücken und Kleinserien wird erst durch die Additive Fertigung ermöglicht.
Über Digitales Wissen und wie durch Aus- und Weiterbildung die Additive Fertigung gestärkt werden kann: Wer vor 15 Jahren Additive Manufacturing (AM) in ein Unternehmen einführte, war risikobereit. Wer es vor zehn Jahren nicht tat, fiel hinter die Early Adopter zurück. Wer Additive Manufacturing heute nicht einsetzt, verliert an Wettbewerbsfähigkeit. Die Zeiten ändern sich. Von DI Frank Herzog, Concept Laser GmbH
Hochleistungs-Werkzeugstähle für die Additive Fertigung in kurzer Zeit qualifizieren: Das aus dem TraCLight-Konsortium resultierende, deutsch-kanadische Forschungsprojekt HiPTSLAM arbeitet an einer ganzheitlichen Prozesskette für funktionsoptimierte Anwendungen bei Stanz-, Umform- und Schneidwerkzeugen. Von Gregor Graf, Rosswag GmbH
3D-Druck-Verfahren erweisen sich momentan für den Formenbau im Bauwesen vor allem wegen der geringen Auftragungsraten noch als unwirtschaftlich. Das Institut für Fertigungstechnik und das Institut für Tragwerksentwurf der TU Graz entwickelten deshalb gemeinsam mit The Art Factory GmbH und Unterstützung der SFG ein vollkommen neuartiges 3D-Druck-Verfahren für den Formenbau auf der Basis von Salzhydraten.
LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen setzt strategischen Schritt in neues Forschungsfeld: Die Additive Fertigung ist eine Schlüsseltechnologie, die in den letzten Jahren in allen Industriezweigen auf großes Interesse und steigende Nachfrage gestoßen ist. Ihre Vorteile liegen vor allem in der Flexibilität, Nachhaltigkeit sowie im wirtschaftlichen Potenzial. Konkret heißt das, dass mit dem Additiven Fertigungsverfahren komplizierte Geometrien bei reduziertem Materialeinsatz und wenig Ausschuss realisiert werden können. Die hohen Margen bei gleichzeitig sinkenden Produktionskosten und signifikant reduzierten Durchlaufzeiten machen diese Technologie besonders attraktiv für die Industrie.
interview
Vor gut einem Jahr wurde das Laser Zentrum Nord in die Fraunhofer Gesellschaft integriert und ist jetzt die Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT. In der Einrichtung wird industrienah über Forschungsprojekte daran gearbeitet, die Additive Fertigung reif für die industrielle Anwendung zu machen. Dazu stehen unterschiedlichste Verfahren und Technologien zur Verfügung. Das Gespräch führte Georg Schöpf, x-technik
Am 1. Januar 2018 wurde aus dem Laserzentrum Nord das Fraunhofer Institut für Additive Produktionstechnologien. Prof. Dr. Claus Emmelmann übernimmt die Leitung des Instituts und legt so den Grundstein für ein breit aufgestelltes Leistungsportfolio für Forschung und Entwicklung auf Industrieniveau in der Additiven Fertigung.
Die Forschung zum Thema Multimaterialien geht weiter: Bei der Herstellung und Reinigung von mechatronischen Multimaterialbauteilen bestehen hinsichtlich Kosten und Qualität noch zahlreiche Optimierungspotenziale, denn kleinste Verunreinigungen führen oftmals zu einer Beeinträchtigung der Produktstabilität. Die bedarfsgerechte Auslegung von Reinigungsprozessen stellt dabei einen essenziellen Baustein zur Steigerung der Ressourceneffizienz der Gesamtprozesskette dar. Von M.Sc. Svenja Schweda, Fraunhofer IGCV
Potenziale additiver Verfahren systematisch bewerten und in Produkte umsetzen Additive Fertigungsverfahren sind dabei die Produktionstechnik signifikant zu verändern. Die vielfältigen Verfahren und Anwendungsmöglichkeiten sind jedoch für den Einstieg in diese Technologie eine hohe Hürde, die besonders kleine und mittelständische Unternehmen betrifft, da diese Unternehmen nur begrenzte Ressourcen in die Evaluierung einer neuen Technologie investieren können. Eine fundierte Entscheidungsgrundlage für den Umgang mit additiven Technologien bietet die am Fraunhofer IGCV entwickelte methodische Analyse. Dabei werden die Potenziale additiver Technologien systematisch in Bezug auf die Produkte und Geschäftsprozesse des Unternehmens bewertet.
Die numerische Simulation hilft, Probleme bei additiven Bauprozessen früh zu erkennen und Optimierungspotentiale auszuschöpfen. Ziel ist es, die Zahl der nötigen Versuche durch Vorhersagen zu verringern und Prozessgrößen wie Wärmeflüsse und Maßabweichungen zu visualisieren. Heute steht die Simulation in der Additiven Fertigung noch am Anfang und soll durch anwendungsorientierte Forschung marktreif werden.
In den Entwicklungsabteilungen der Automobil- und Luftfahrtindustrie sind die Möglichkeiten der Gewichtseinsparung und der flexibleren Produktion durch die Additive Fertigung längst erkannt. Der Einsatz in der Serienproduktion scheitert jedoch häufig an der Verfügbarkeit geeigneter Aluminiumpulver, die auch die erforderlichen Festigkeiten und Härten ermöglichen. Zahlreiche Leichtbau-Forschungsprojekte wie das deutsche ZIM*-Netzwerkprojekt LHASA arbeiten deshalb mit Hochdruck an der Entwicklung von innovativen Aluminium-Legierungspulvern, mit denen sich hochfeste Aluminiumstrukturen in additiven Verfahren realisieren lassen.
Das selektive Lasersinterverfahren (SLS) ermöglicht die schnelle sowie präzise Herstellung komplexer und bionischer Bauteile – in sowohl funktionsgerechtem als auch attraktivem Design. Gemeinsam mit dem Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart entwickelt die Visiotech GmbH derzeit ein Recyclingverfahren für PA12-Altpulver, bei dem während des selektiven Lasersinter-Prozesses eine In-situ-Regeneration stattfindet.
Herausforderung „Additive Fertigung“ in der Lehre: Additive Fertigungsverfahren verändern die An- und Herausforderungen beim Produktdesign. Essenziell für ihre erfolgreiche und nachhaltige Etablierung neben traditionellen Verfahren ist die Berücksichtigung ihrer Spezifika bei der Ausbildung junger Ingenieure.