Forscher bringen neue Generation der additiven Fertigung auf den Weg

Produktionsnahes 3D Metal Printing

Neue produktionsnahe Anlage für das 3D Metal Printing am Fraunhofer IFAM Dresden Bild: Fraunhofer IFAM Dresden
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Eine komplett neuentwickelte produktionsnahe Anlage für das 3D Metal Printing ist am Fraunhofer IFAM in Dresden in Betrieb gegangen: Der dreidimensionale Siebdruck soll eine höhere Feinheit als andere generative Fertigungsverfahren bieten und als echtes Massenfertigungsverfahren tauglich sein.

Der dreidimensionale Siebdruck ist eine Weiterentwicklung des klassischen industriellen Siebdrucks. Durch ein Sieb wird eine auf Metallpulvern basierende Paste schichtweise übereinander in die dritte Dimension gedruckt. Die so aufgebauten Strukturen werden anschließend durch Wärmebehandlung zu fertigen Bauteilen verfestigt. Deren Anwendungsbreite spiegelt den gesamten Wirtschaftsstandort Deutschland wider. So werden die Bauteile beispielsweise in der Medizintechnik, im Automotive für neue elektrische Antriebskonzepte, in der Chemie- und Verfahrenstechnik, bei Kühlerentwicklungen in der Energietechnik sowie für Magnetwerkstoffe eingesetzt.

Im Vergleich zu anderen generativen Fertigungsverfahren ermöglicht das 3D Metal Printing eine höhere Feinheit und ist ein echtes Massenfertigungsverfahren. Der 3D-Siebdruck erlaubt eine hohe Produktivität, die der des metallischen Spritzgusses MIM entspricht. Mit dem 3D Metal Printing können jetzt aber Bauteile gefertigt werden, die mit konventionellen Verfahren bisher nicht realisierbar waren. So sind besondere Kennzeichen des Verfahrens erweiterte Baumöglichkeiten wie geschlossene Kanäle, Strukturen ab 60 µm und Werkstofffreiheit bis hin zu Werkstoffkombinationen. Dabei sind die unterschiedlichsten Systeme möglich. Neben Metallen und Legierungen auf der Basis von Stahl, Kupfer, Aluminium, Titan, Refraktärmetallen oder seltenen Erden sind ebenfalls Keramik sowie Glas druckbar.
Die innovative Anlage wurde gemeinsam mit dem Kooperationspartner Ekra Automatisierungssysteme GmbH, einem Mitglied der Asys Group, entwickelt. Laut Fraunhofer setzt sie in der Prozesstechnik neue Maßstäbe und enthält für den Anwender Komponenten zur späteren Kommerzialisierung. Für Qualitätssicherung und Prozessüberwachung sind daher auch Konzepte integriert, wie sie in klassischen Siebdruckfertigungslinien von Ekra/Asys für die Automotive- und Photovoltaikindustrie bereits Standard sind.
Die neue Anlage erlaubt mit ihren zwei wechselseitig ansteuerbaren Drucktischen mit bis zu je 300 x 300 mm2 nutzbarer Fläche umfangreiche Variationsmöglichkeiten. Beispielhaft zu nennen ist die Vielfalt an frei einstellbaren Parametern kombiniert mit einer hochgenauen Siebpositionierung. Da die Tische selbst bei einer parallelen Nutzung mit unterschiedlichen Druckeinstellungen gefahren werden können, wird die Geschwindigkeit bei der Prozess- und Bauteilentwicklung erheblich gesteigert und zusätzlich die Produktivität verdoppelt.
Weitere Features wie eine klimatisierte Prozesskammer, die Möglichkeiten zur Nutzung von sowohl wasser- als auch lösemittelbasierten Systemen und eine optionale Infrarot- oder UV-Härtung stellen sicher, dass die 3D-Siebdruckanlage den Entwicklungsanforderungen des Fraunhofer IFAM Dresden auch weiterhin Rechnung trägt.
Fraunhofer IFAM www.ifam.fraunhofer.de
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