3D-Druck und generative Fertigungsverfahren Additive Fertigung in Industrie und Forschung - Teil III Unternehmen und Forschungseinrichtungen - KEM

3D-Druck und generative Fertigungsverfahren

Additive Fertigung in Industrie und Forschung – Teil III Unternehmen und Forschungseinrichtungen

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Die additive Fertigung ist eine der Säule von Industrie 4.0 Bild: Alex_Traksel/Fotolia.com
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Der Markt für Additive Manufacturing wächst stetig. Die Technologie hat bereits in den Bereichen Medizinprodukte, Luft- und Raumfahrt sowie Turbinenbau Serienreife erreicht. Einen Überblick über Unternehmen und nationale Forschungseinrichtungen gibt Teil III der Artikelreihe. Die wichtigsten Verfahren werden in Teil I beschrieben. Einen Überblick der nationalen Messen gibt Teil II. Darüber hinaus bietet die Artikelreihe Verlinkungen auf die jeweiligen Internetseiten.

Evelin Eitelmann, Freie Mitarbeiterin der KEM Konstruktion

Die additive Fertigung ist ein weites Feld, das großzügig in allen ihren Bereichen beackert wird. Geforscht wird an neuen Werkstoffen und neuen Technologien. Das Unternehmen Wacker Chemie beispielsweise hat jüngst Silicon 3D-Druck-tauglich gemacht. Mit Hilfe des Drop-on-Demand-Verfahrens entsteht Schicht für Schicht aus Silicon ein Werkstück. Dabei deponiert der Druckerkopf winzige Silicontröpfchen auf einer Unterlage. Das Silicon ist so formuliert, dass die Tröpfchen zusammenfließen, bevor der Vernetzungsprozess aktiviert wird. Dies geschieht mit Hilfe von ultraviolettem Licht. Aus den Silicontröpfchen und -schichten entsteht so ein homogenes Werkstück, das sich von Teilen aus Spritzguss kaum unterscheidet. Unter Einsatz von wasserlöslichen Stützmaterialien lassen sich auch Überhänge und innenliegende Gitterstrukturen erzeugen. http://hier.pro/aBlr4

Da die Forschungsfelder auf dem Gebiet der additiven Fertigung sehr weit gefasst sind und Start-Ups bei dieser neuen Technologie wie Pilze aus dem Boden schießen, beschränkt sich dieser Artikel auf die Vorstellung der Wegbereiter der additiven Fertigung. Darüber hinaus lässt er Unternehmen, die sich auf CAD/CAM-Software für 3D-Druck spezialisiert haben, außen vor. Das gleiche gilt für Dienstleister im Bereich Rapid Manufacturing, Rapid Tooling oder Rapid Prototyping, Hersteller von Werkstoffen für Additive Manufacturing und die vielen zahlreichen anderen Maschinenbauzulieferer.

Unternehmen für additive Fertigung mit Nichtmetallen

Arburg, 72290 Loßburg

Als einer der weltweit führenden Hersteller von Spritzgießmaschinen für die Kunststoffverarbeitung besteht das modulare Produktprogramm des Unternehmens aus energieeffizienten elektrischen, hybriden und hydraulischen Maschinen sowie abgestimmter Peripherie. Seit 2013 ergänzt ein selbst entwickeltes System für die additive Fertigung das Programm für die Kunststoffverarbeitung. Ergänzt wird unser Technikangebot durch Betreuungsleistungen von der ersten Anfrage bis zur Auslieferung sowie einem weltweit kundennahen After-Sales-Service mit den Säulen Kundendienst, Ersatzteilmanagement und praxisorientierter Schulung.

Beim Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) entstehen funktionsfähige Bauteile auf Basis von 3D-CAD-Daten aus kostengünstigen qualifizierten Kunststoffgranulaten. Der Freeformer kann beispielsweise Klemmbacken mit Sterngriff aus qualifiziertem ABS-Standardgranulat (Terluran GP 35) herstellen. Um komplexe Bauteilgeometrien wie Hinterschnitte oder Rippenstrukturen zu realisieren, lassen sich als zweiter Werkstoff alternativ Stützmaterialien einsetzen. Infos zum Verfahren: http://hier.pro/rUENO

German Reprap, 85622 Feldkirchen

Seit 2010 entwickelt und vertreibt das Unternehmen 3D-Drucker auf Basis der RepRap-Technologie (Fused Filament Fabrication) sowie Filamente, Software und Zubehör. Die Produktlinie wird ständig erweitert und umfasst 3D-Drucker für professionelle Nutzung in den Bereichen Produktentwicklung, Protoyping, Modell- und Formenbau, Architektur und Design, 3D-Drucker Bausätze für technik-affine Nutzer sowie Fertiggeräte für den Privatgebrauch. Zu den Kunden zählen weltweit große Industrieunternehmen, Designer, Architekten, Künstler, Formenbauer, Universitäten und Hochschulen, Hobby-Modellbauer und andere Privatnutzer. http://hier.pro/uj3CI

Stratasys, 77836 Rheinmünster

Seit mehr als 25 Jahren entwickelt das Unternehmen 3D-Druck-Innovation. Es fördert die Innovation der Zukunft mit der Arbeit in den Bereichen der Luft- und Raumfahrt, des Automobilbaus und der Bildung. Stratasys bietet Anwendern FDM- und PolyJet-basierte 3D-Drucklösungen. Infos zu den Druckern: http://hier.pro/mA0Ji

Außerdem bietet es eine breite Vielfalt an Materialien für additive Fertigung, unter anderem transparente, gummiartige und bioverträgliche Photopolymere sowie robuste leistungsstarke Thermoplaste. Mit dieser Auswahl können Sie alle Vorteile des 3D-Drucks im gesamten Produktentwicklungszyklus optimal nutzen. Infos zu den Materialien: http://hier.pro/XGLPr

Voxeljet, 86316 Friedberg

Das Unternehmen ist einer der führenden Hersteller industrieller 3D-Drucksysteme für die werkzeuglose Fertigung von Formen und Modellen, spezialisiert auf Powder-Binder-Jetting von Kunststoff und Sand. Es ist mit eigenen Dienstleistungsstandorten in Deutschland, USA, UK, Indien und China vertreten und verfügt über eine fein abgestimmte Produktrange, die vom kleineren Forschungssystem bis hin zu großformatigen Industriemaschinen reicht und kann damit für nahezu jede Größenanforderung das geeignete 3D-Drucksystem bieten.

Infos zu den Druckern: http://hier.pro/kbKp6

Darüber hinaus fertigt Voxeljet in seinen fortschrittlichen Dienstleistungszentren Sandformen und Kunststoffmodelle nach CAD-Daten sozusagen on demand. Zu den Kunden zählen Unternehmen aus der Automobilindustrie und deren Zulieferer, Gießereien, Designabteilungen und Künstler.

Unternehmen für additive Fertigung mit Metallen

DMG Mori, 33689 Bielefeld

Das Unternehmen ist im Additive Manufacturing mit dem Laserauftragsschweißen mittels Pulverdüse am Markt. Das selektive Laserschmelzen im Pulverbett ergänzt jetzt das Produktportfolio. Somit hat das Unternehmen die wichtigsten generativen Fertigungsverfahren unter einem Dach und sieht sich als Komplettanbieter und Full-Liner sowohl in der additiven Fertigung von Metallbauteilen als auch der zerspanenden Nachbearbeitung. Infos zu dem Verfahren und den Maschinen: http://hier.pro/5OrvA

Hermle, 78559 Gosheim

Das Unternehmen befasst sich seit mehr als 10 Jahren mit der Entwicklung neuer generativer Fertigungs- und Verfahrenstechniken. Die MPA Technologie stellt ein vielseitiges Verfahren zur generativen Herstellung großvolumiger Bauteile aus Metall dar, das seine Stärken besonders im Bereich des Werkzeug- und Formenbaus voll ausspielen kann. Von besonderem Vorteil ist dabei die Möglichkeit, bereits vorgefertigtes Halbzeug flexibel mit generativ gefertigten Komponenten zu ergänzen. So entstehen hybridgefertigte Bauteile.

Infos zum MPA-Verfahren: http://hier.pro/uDNzK

Mazak, 73037 Göppingen

Die Yamazaki Mazak Corporation wurde 1919 in Nagoya, Japan gegründet. Das Unternehmen betreibt acht Fertigungsstätten, davon vier in Japan und jeweils eines in den Vereinigten Staaten, in Großbritannien, Singapur und China. Die Produktpalette umfasst Multi-Funktions-Maschinen, CNC-Drehzentren, vertikale und horizontale Bearbeitungszentren, CNC-Laserschneidmaschinen, flexible Fertigungssysteme (FMS), CAD/CAM-Produkte und Software für das Fertigungsmanagement. Die jüngste Maschine für Additive Manufacturing setzt ein Wire Arc-Metall-Abscheidungssystem ein, um den additiven Prozess noch schneller zu machen. Die Maschine ermöglicht es Anwendern, schnell und einfach Bestandteile des Werkstücks zu erweitern, die anschließend durch die 5-Achs-Bearbeitungs-Fähigkeiten der Maschine weiterbearbeitet werden, um hochpräzise Teile in einer Aufspannung zu fertigen. Infos zur Hybrid-Multi-Funktionsmaschine: http://hier.pro/s76lw

SLM Solution, 23556 Lübeck

Das Unternehmen kann auf eine mehrere Jahrzehnte umfassende Innovationsgeschichte und Erfahrung im Anlagenbau für Rapid Prototyping zurückblicken. In den letzten Jahren hat es sich auf die selektive Laserschmelztechnologie konzentriert. Als Hersteller von Maschinen für die Serien- und Prototypenproduktion richtet es seinen Blick auf die Entwicklung, die Produktion und den Vertrieb von Maschinen im Bereich des Vakuum- und Metallgießens sowie des selektiven Laserschmelzens. Die Kunden stammen aus den Schwerpunktbranchen Automobilindustrie, Bildungseinrichtungen, Luft- und Raumfahrt sowie Medizintechnik. Das Unternehmen unterstützt in der Problemlösung innovativer Produktentwicklungen beziehungsweise Bauteilfertigung sowie in der Bereitstellung einer Vielfalt von Verbrauchsmaterialien.

Infos zu den Maschinen: http://hier.pro/B5npD

Trumpf, 71254 Ditzingen

Das Unternehmen bietet Fertigungslösungen in den Bereichen Werkzeugmaschinen, Lasertechnik und Elektronik. Mit rund 70 Tochtergesellschaften ist die Gruppe in fast allen europäischen Ländern, in Nord- und Südamerika sowie in Asien vertreten. Im Bereich additive Fertigung hat sich das Unternehmen auf Laser Metal Deposition und auf Laser Metal Fusion spezialisiert. Infos zu den Verfahren und Maschinen: http://hier.pro/R41TM

Unternehmen, die beides, Metall und Nichtmetall, drucken

3D-Systems, 64291 Darmstadt

3D Systems wurde vom Erfinder des 3D-Drucks Charles („Chuck“) Hull im Jahr 1983 mitbegründet und wuchs zu einem globalen Anbieter 3D-Lösungen und bietet Kunden Expertise und digitale Fertigungstechnologien in den Bereichen Geschäftsabläufe, Design und Engineering. Von der Digitalisierung, dem Design und der Simulation über die Fertigung bis hin zur Inspektion bietet das Unternehmen ein umfassendes Technologieangebot, einen durchgängigen und individuell anpassbaren Workflow zur Optimierung von Produkten und Prozessen und Beschleunigung von Ergebnissen. Das Unternehmen bietet Metalldrucker, Kunststoffdrucker, Vollfarbdrucker und Metallgussdrucker. Außerdem bietet es Dentaldrucker. Darüber hinaus gehören zum Produktportfolio Engineering-Software, verschiedene Druckwerkstoffe sowie Serviceleistungen. Infos zu den Lösungen des Unternehmens: http://hier.pro/stndj

Eos, 82152 Krailling / München

Eos ist einer der weltweiten Technologie- und Qualitätsführer für High-End-Lösungen im Bereich der Additiven Fertigung (AM). Bereits 1989 gegründet gehört es zu den Pionieren und ist eines der weltweit führenden Unternehmen im Bereich des Direkten Metall Laser Sinterns (DMLS), gleichzeitig auch Anbieter einer führenden Polymertechnologie. Die Bestandteile des modular aufgebauten Portfolios sind optimal aufeinander abgestimmt und bedarfsgerecht untereinander kombinierbar. Neben Systemen für die Additive Fertigung besteht das Lösungsportfolio aus einer Vielzahl an Werkstoffen, Softwareprodukten, Prozessen, umfangreichen Services sowie ergänzenden Produkten. Systeme und Lösungen des Unternehmens: http://hier.pro/1bBar

Forschungseinrichtungen für additive Fertigung

Die Kombination von intelligenten Werkstoffen und 3-D-Druck lässt in der Forschung an ganz neue Möglichkeiten in den verschiedensten Branchen denken. Mittlerweile können zum Beispiel im Labor mittels 3-D-Druck Objekte hergestellt werden, die bei bestimmten Umweltweinflüssen ihre Form verändern oder Werkstücke, die sich selbst heilen. Selbst die Herstellung von Bauteilen aus klassischen Verbundwerkstoffen wie CFK wird durch neue, intelligente Druckverfahren möglich. Die Maschinenbauer hingegen arbeiten an einer immer schnelleren Ausführung ihrer unterschiedlichen Verfahren: Losgröße 1 soll nicht mehr nur der Standard der additiven Fertigung sein.

Eine Auswahl von Forschungseinrichtungen sind:

Fraunhofer Institute

Die Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung integriert deutschlandweit siebzehn Fraunhofer-Institute, die sich – fokussiert auf unterschiedliche Schwerpunkte – mit der Thematik der generativen Fertigung befassen und bildet damit die gesamte Prozesskette ab. Dies umfasst die Entwicklung, Anwendung und Umsetzung generativer Fertigungsverfahren und Prozesse sowie die dazugehörigen Materialien. Infos: http://hier.pro/UnqON

IPH Hannover

Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH forscht und entwickelt auf dem Gebiet der Produktionstechnik, berät Industrieunternehmen und bildet den ingenieurwissenschaftlichen Nachwuchs aus. So auch im Bereich Additive Manufacturing: http://hier.pro/9HumH

Laser Zentrum Hannover

Gefördert durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr widmet sich das LZH der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Lasertechnik. Forschung, Entwicklung, Beratung, Aus- und Weiterbildung sowie Nachwuchsförderung in den Bereichen Photonik und Lasertechnologie sind die zentralen Aufgaben. Im Bereich der additiven Fertigung bietet das Zentrum Dienstleistungen an: http://hier.pro/PHgYp

RWTH Aachen

Der Lehrstuhl »Digital Additive Production DAP« ist seit 2016 an der RWTH Aachen University in der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung in den Bereichen Selektives Laserschmelzen und Laserauftragschweißen tätig.

Darüber hinaus hat das Institut für Kunststofftechnik der RWTH Aachen jüngst eine Studie in Angriff genommen, mit dem Ziel neue Wege in der Produktentwicklung additiv gefertigter Bauteile in der Kunststofftechnik zu erschließen. Die auf ein Jahr angelegte Studie soll am Ende eine Strategie zur Produktentwicklung in der additiven Fertigung aufzeigen, die die Anforderungen einer Massenfertigung individueller Bauteile erfüllt. Infos zur Studie: http://hier.pro/jbTFB

TU Dresden

Im Februar 2017 weihten die Professur für Werkstofftechnik der TU Dresden und das Fraunhofer IWS Dresden ihr gemeinsam betriebenes »Zentrum für Additive Fertigung Dresden (AMCD)« ein. Unter anderem verfügt das AMCD über 5-Achs-Hybridbearbeitungszentren, eine Elektronen- und zwei Laserstrahlschmelzanlagen, einen Computertomographen sowie moderne 3D-Scanner. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus unterschiedlichen Fachrichtungen erforschen hier Werkstoffe und Prozesse der additiven Fertigung.

Universität Erlangen: Der Sonderforschungsbereich 814 betreibt Grundlagenforschung, um das Potenzial additiver Fertigungsverfahren in Richtung multifunktionaler Bauteile auszubauen. Besonders wichtig ist dabei die ganzheitliche Betrachtung der gesamten Prozesskette. Diese umfasst nicht nur Konstruktion und Prozesssimulation, sondern insbesondere auch Eigenschaften, Herstellung und Modifikation geeigneter Werkstoffe und deren Verhalten im Formgebungsprozess bis hin zum fertigen Bauteil. http://hier.pro/KS9To

Universität Stuttgart

Das Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Uni Stuttgart beschäftigt sich mit einer der modernsten generativen Fertigungsverfahren zur Herstellung von Musterprototypen. Generell gehören diese Verfahren zu der Gruppe der Rapid-Prototyping Verfahren und zeichnen sich besonders durch den schichtweisen Aufbau und der gezielten Einbringung einer Wärmequelle in das Bauteil aus. Das Lasersinterverfahren wird hier am Institut weiterentwickelt und optimiert. Ziel des Forschungsgebietes des Direkten-Metall-Lasersinterverfahrens (DMLS) ist die Weiterentwicklung und Optimierung der Prozessfähigkeit zur direkten Herstellung von funktionalen Bauteilen mit gezielt lokal eingebrachten Eigenschaften aus unterschiedlichen pulverförmigen Werkstoffen. Zu diesem Zweck wurde eine neue Technologie, derzeit noch im Prototypen Stadium entwickelt, um die Pulverauftragung mehrerer Werkstoffe und die anschließende Versinterung mittels Laser zu ermöglichen.

Alfred Wegener Institut Bremerhaven

Das Institut forscht im bionischen Bereich. Im Fokus steht dabei das Elise-Leichtbauverfahren, das Strukturen aus der Natur nutzt, um einen Entwicklungsvorsprung gegenüber solchen Verfahren zu haben, die bei Null anfangen. Um ein Produkt optimal zu entwickeln, werden Strukturen aus der 90.000 Organismen umfassenden Hustedt-Diatomeen-Sammlung sowie der internen Datenbank überprüft, um einen biologischen Bauplan mit großer Ähnlichkeit zu finden. Die hinter der Funktion steckenden Wirkprinzipien werden zu bionischen Konzepten abstrahiert, mit Computermodellen analysiert und in mehreren Läufen optimiert. Die Fertigung so entworfener Bauteile kann dann mit verschiedenen Materialien, wie Metall oder Kunststoffen und unterschiedlichen Verfahren wie 3D-Druck, Spritzguss oder Blechbau erfolgen. So nutzen die AWI-Bioniker beispielsweise die additive Fertigung (additive Manufacturing), um mit einem 3D-Drucker Bauteile herzustellen. Mehr zu Elise: http://hier.pro/4C3n2

Additive Fertigung in Industrie und Forschung - Teil I Verfahren

http://hier.pro/TVFow

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