Additive Fertigung reißt Grenzen nieder

Rapid.Tech + FabCon 3.D Additive Fertigung reißt Grenzen nieder

09.05.2018Redakteur: Peter Reinhardt

Zu den besonderen Highlights der Rapid.Tech + FabCon 3.D zählt das große Angebot an Foren zur additiven Fertigung. Dort wird beispielsweise gezeigt, wie die Grenzen beim Metalldruck, beim Additive Tooling, aber auch bei gedruckter Elektronik fallen.

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Beim additiven Aufschweißverfahren mit dem Verfahren Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) der Fit AG liegt die Aufbaurate dabei deutlich über der Rate pulverbettbasierter Verfahren.
(Bild: Fit AG)

Bound Metal Deposition-Technologie (BMD): neues Verfahren für 3D-Metalldruck

Additiver Werkzeug-, Formen- und Vorrichtungsbau: Trend zu immer größeren Produkten

Gedruckte Elektronik bündelt viele Funktionen auf kleinstem Raum für „mitdenkende“ Technik

Die Bound Metal-Deposition-Technologie (BMD) ist ein neues Verfahren im Bereich des metallischen 3D-Drucks. Damit lassen sich komplexe Bauteile aus Stahl, Edelstahl, Kupfer und weiteren Legierungen schneller und kostengünstiger herstellen als mit anderen additiven Technologien. Die Funktionsweise und Vorteile des in Europa noch wenig bekannten Verfahrens stellt das US-amerikanische Unternehmen Desktop Metal, das die BMD-Technologie seit 2015 entwickelt, im Forum 3D Metal Printing am 6. Juni 2018 auf der Rapid.Tech + FabCon 3.D in Erfurt vor.

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Eine technische Einschränkung des Additive Manufacturing (AM) ist die derzeitige Größenbegrenzung bei Bauteilen. Die löst Fit AG durch den Einsatz des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) und nutzt dieses additive Aufschweißverfahren für die Herstellung großvolumiger Metallteile.

3D-gedruckte Elektronik: Integration von Sensorik und Elektronik in einem Wearable.

Auch bei Rückfahrscheinwerfern in der Autos können mit 3D-gedruckter Elektronik neue Möglichkeiten der Funktionsintegration erschlossen werden.

Forum 3D Metal Printing: eigenes Podium für metallischen 3D-Druck

Nach 2016 und 2017 gibt die Messe Erfurt damit auch in diesem Jahr dem jungen Bereich des metallischen 3D-Drucks ein eigenes Podium. „In den metallischen Verfahren liegt viel Zukunftspotenzial, das es zu erschließen gilt. Das Forum ist deshalb die Plattform, um einerseits neue Entwicklungen zu präsentieren sowie andererseits Prozesserkenntnisse aus Anwendungen zu spiegeln, die wiederum in künftige Innovationen einfließen“, erläutert Daniel Hund, Kommunikationsleiter der Concept Laser GmbH, die seit Ende 2016 Teil von GE Additive ist. Hund ist verantwortlich für die Inhalte des Forums 3D Metal Printing.

Eine technische Einschränkung des Additive Manufacturing (AM) ist die derzeitige Größenbegrenzung bei Bauteilen. Die löst Fit AG durch den Einsatz des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) und nutzt dieses additive Aufschweißverfahren für die Herstellung großvolumiger Metallteile. Die massiven Rohkörper werden mittels CNC-Technik nachbearbeitet. Auch ein Aufschweißen auf Grundkörper ist möglich. Die Aufbaurate liegt dabei deutlich über der Rate pulverbettbasierter Verfahren. Wie das Verfahren im praktischen Einsatz weiter optimiert wird, ist Gegenstand eines Anwendervortrags im Forum 3D-Metal Printing

Weitere Vorträge im Forum 3D Metal Printing

Trumpf stellt seine AM-Industrialisierungskompetenz am Beispiel eines Projekts für Bosch-Rexroth vor.

Der Werkzeug- und Formenbau-Dienstleister Jell berichtet über den Einsatz des 3D-Metallschmelzens vom Prototyping bis zur Serienfertigung.

Die Auswirkung der Gasatmosphäre während des Laserstrahlschmelzens beschreibt ein Vortrag von Air Liquide aus Frankreich.

Die Leistungen der Röntgen-Computertomographie für die Qualitätssicherung additiv gefertigter Bauteile zeigt ein Beitrag von GE Sensing & Inspection Technologies.

Den aktuellen Forschungsstand zur Multimaterialverarbeitung von Metallen mittels additiver Verfahren präsentiert die Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV. Das Institut hat einen Pulverauftragsmechanismus entwickelt und hard- sowie softwareseitig in eine Laserstrahlschmelzanlage integriert, sodass damit der Aufbau von 3D-Multimaterialbauteilen in einer kommerziell verfügbaren Anlage möglich wird.

Forum Werkzeug-, Formen- und Vorrichtungsbau zeigt Trends und Entwicklungen

Auch bei der Werkzeugherstellung sprengt die additive Fertigung die bisherigen Grenzen. Das trifft speziell für hochkomplexe Formen oder das konturnahe Integrieren von Kühl- bzw. Temperierkanälen zu. Das Forum Werkzeug-, Formen- und Vorrichtungsbau am 5. Juni 2018 zur Rapid.Tech + FabCon 3.D in Erfurt stellt aktuelle Entwicklungen aus Forschung und Industrie vor. So berichten zum Beispiel Wissenschaftler der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften über ihre Resultate zur additiven Fertigung dynamisch temperierter Werkzeuge. Diese Tools tragen zu einer verbesserten Qualität von Spritzgussbauteilen bei. Am effizientesten hierfür erweisen sich mit heißer oder kalter Flüssigkeit gefüllte Kanäle, die sich direkt unter der Werkzeugoberfläche befinden. Für ihre Herstellung eignet sich besonders das selektive Laserschmelzen. Damit können ebenso hybride Werkzeuge gefertigt werden, das heißt auf klassischen Werkzeuggrundplatten oder -einsätzen wreden komplexe Strukturen mit konturnaher Temperierung additiv aufgebaut.

Hybride Prozesse steigern die Leistungsfähigkeit der Fertigungskette

Hybride Prozesse sind auch Gegenstand des Vortrags von Gefertec. Der Maschinenbauer und Verfahrensentwickler für generative Fertigungstechnik zeigt, wie das Leistungsvermögen der lichtbogenbasierten additiven Fertigung mit dem 3DMP-Prozess durch integrierte subtraktive Bearbeitungseinheiten erheblich erweitert werden kann. „Die Themen verdeutlichen zugleich einen Trend im Additive Tooling – die Kombination verschiedener Verfahren zu hybriden Prozessen, um daraus weitere Leistungssteigerungen in der gesamten Fertigungskette zu generieren“, betont Holger Löffler von der Vorwerk Elektrowerke GmbH & Co. KG. Er ist zusammen mit Dietmar Frank von der EOS GmbH für die Inhalte des Forums verantwortlich.

Ein weiterer aktueller Trend heißt Größe. „Dank immer ausgereifterer Verfahren und Technik fallen Grenzen in der additiven Werkzeugfertigung. Es können größere Komponenten hergestellt und damit auch neue Anwendungsfelder erschlossen werden“, verweist Löffler auf Effekte aus dieser Entwicklung. Ein Beispiel dafür stellt die Forschergruppe „Temperierte Großwerkzeuge“ aus Thüringen vor. Sie legen additive Verfahren wie das Lichtbogenschweißen und das Diffusionsschweißen so aus, dass geometrisch große Formwerkzeuge mit komplexen Temperierkanalstrukturen erzeugt werden können.

Erfolgsgeschichten aus dem Additive Tooling

Die Themen des Forums belegen außerdem, dass das Additive Tooling in vielen Bereichen bereits einen hohen Reifegrad erreicht hat und zu wirtschaftlichen Vorteilen führt.

Stratasys zeigt, dass FDM-gefertigte Kunststoffvorrichtungen aufgrund geringer Herstellkosten und kurzer Herstellzeiten bereits für kleine Serien rentabel sind.

Das Schweizer Unternehmen Avonisys informiert zum 3D-Druck von Reifenformen mittels Liquid-Jet-Lasertechnologie und Moulddesign.

Forschungen zur Materialwahl für die additive Fertigung von Polymerwerkzeugen stellt die RWTH Aachen vor.

Wege zum dreidimensionalen Druck von Kunststoff-Formeinsätzen für die Prototypenherstellung, die bereits eine gute Marktreife besitzen, sind Inhalt eines Vortrags vom Kunststoff-Institut Lüdenscheid.

Forum 3D-gedruckte Elektronik & Funktionalität: Integration von Sensorik, Elektronik und Optik

Aber die additive Fertigung kann mehr als Metall. Um das gebührend zu zeigen, wurde das bisherige Forum 3D-gedruckte Elektronik neu konzipiert und rückt das Thema Funktionalität in den Vordergrund. „Mitdenkende“ Technik, wie sie zunehmend in Autos, Maschinen, den eigenen vier Wänden, aber vor allem auch in medizinischen Anwendungen Einzug hält, benötigt funktionierende Datenströme. „Die Integration von Sensorik in 3D-gedruckte Elemente bietet optimale Möglichkeiten, Daten zuverlässig und schnell an Ort und Stelle zu erheben. Auf minimalem Raum kann eine hohe Funktionalität erreicht werden. Wir beginnen gerade erst, diese Potenziale zu erschließen und wollen uns in Erfurt zum aktuellen Stand der Forschung sowie der Anwendung austauschen“, erklärt Wolfgang Mildner. Der Inhaber des Technologiedienstleisters für gedruckte Elektronik MSW Tech verantwortet die inhaltliche Ausrichtung des Forums 3D-gedruckte Elektronik & Funktionalität am 6. Juni 2018 zur Rapid.Tech + FabCon 3.D in der Messe Erfurt.

Miniaturisierung von Analysegeräten

Die Möglichkeiten der Funktionsintegration werden anhand verschiedener Anwendungen dargestellt. Beispielhaft für die Medizintechnik ist die Miniaturisierung von Analysegeräten, Stichwort Lab-on-a-Chip, unter anderem um den Verbrauch kostenintensiver und umweltbeeinträchtigender Chemikalien zu senken. Mittels additiver Verfahren lassen sich Bohr- und Ätzvorgänge für Mikrokanäle günstig realisieren. Um dennoch hohe Messgenauigkeiten zu erhalten, wird die Oberfläche in den Kanälen durch Fasereinlagerung vergrößert und deren lichtabsorbierende Wirkung genutzt. Ergebnisse dieser Untersuchungen präsentiert die Universität Duisburg-Essen im Forum 3D-gedruckte Elektronik & Funktionalität.

Erfolgsgeschichten 3D-gedruckter Elektronik

Wie sich 3D-gedruckte lichtleitende Strukturen in Sensor- und Kommunikationskomponenten einbetten lassen und für verschiedene Industrieanwendungen genutzt werden, darüber berichten Forscher der Hochschule Ostwestfalen-Lippe.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU stellen die Integration beweglicher und sensorischer Elemente in additiv gefertigten Bauteilen am Beispiel eines Greifers für die Automatisierungstechnik vor.

Dass es bereits möglich ist, verschiedene Fertigungsverfahren wie 3D-Druck, Druck von Elektronik sowie Bestückung von SMT-Bauteilen in einer Maschine zu kombinieren und mechatronisch integrierte Baugruppen (3D-MID) herzustellen, ist Inhalt eines Vortrags der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Die Wissenschaftler am dortigen Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik erzeugen unter anderem. 3D-Funktionsstrukturen, mit denen völlig neuartige hochfrequenztechnische Funktionen realisiert werden können, zum Beispiel für IoT-Anwendungen.

Mittels MID-Technologie werden auch am Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM additiv gefertigte Bauteile funktionalisiert. Verdeutlicht wird der Prozess unter anderem an einem additiv gefertigten Füllrohr mit integrierter Füllstandssensorik.

Den aktuellen Stand zur vollständig im 3D-Druck erzeugten Elektronik stellt das deutsche Unternehmen Neotech AMT vor.

Wie man der Multi-Material-Herausforderung für 3D-gedruckte Elektronik begegnet, wird von Nano Dimension aus Israel vorgetragen.

Rapid.Tech + FabCon 3.D: Vorreiter für 3D-Druck Technologien

Alle drei vorgenannten Foren sind Teil der Internationalen Messe und Konferenz für additive Technologien Rapid.Tech + FabCon 3.D vom 5. bis 7. Juni 2018 auf der Messe Erfurt. Die Veranstaltung feiert in diesem Jahr ihr 15-jähriges Jubiläum. Sie findet seit 2004 in Erfurt statt und ist damit einer der internationalen Vorreiter für die 3D-Druck Technologien. Zum umfangreichen und in dieser Form einmaligen Programm der Kongressmesse gehören eine Anwendertagung und das Forum AM Science, die jeweils am 6. und 7. Juni durchgeführt werden.

Neu auf der Agenda steht an beiden Tagen das Forum Medizin-, Zahn- und Orthopädietechnik. Ebenfalls erstmals im Programm ist das Forum Recht am 5. Juni. An diesem Tag finden außerdem die Foren Additive Lohnfertigung, Konstruktion, Werkzeug-, Formen- und Vorrichtungsbau sowie Automobilindustrie statt. Am 6. Juni laden das Forum 3D gedruckte Elektronik & Funktionalität und am 7. Juni das Forum Luftfahrt ein und runden das hochkarätige Kongressprogramm der drei Messetage ab.

Die 3D-Druck-Community trifft sich erneut an allen drei Messetagen zur 3D Printing Conference. Neben Trendthemen und technischen Innovationen präsentieren die Referenten auch Einblicke hinter die Kulissen ihrer Forschungs- und Entwicklungstätigkeit sowie von ausgerichteten Wettbewerben. Die Themenauswahl erstreckt sich von der Start-Up Finanzierung über Digital Fabrication bis hin zu Bildungsthemen. Beim Start-Up-Award werden wieder die innovativsten Gründer und bei der 3D Pioneers Challenge die besten Designideen gesucht. Den Siegern der 3D Pioneers Challenge winken 15.000 Euro Preisgeld.

Mehr als 200 Aussteller werden auf der ausgebuchten Messe die neuesten Entwicklungen, Produkte und Leistungen rund um das Additive Manufacturing vorstellen.