Entwicklungspartnerschaft von Schunk und AIM3D für den Metalldruck

Bauteilbeispiel Kupfer: Demonstrator Kupferkühlung im ¾-Schnitt

16:9

3D-Druck-Anlage, pulverbettbasiert, Metall

Anlagen für die Additive Fertigung

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Metall

Werkstoffe für additive Verfahren

Andere Werkstoffe

3D-Kupfer-Bauteilentwicklung bei der Schunk Group

Dort, wo es besonders hart zur Sache geht, ist der Bedarf an speziellen Legierungen und Beschichtungen hoch. Die Kombination aus Werkstoffrezeptur, pulvermetallischem 3D-Druck und PVD-Beschichtung bringt unerreichte Materialeigenschaften hervor, die den Verschleiß begrenzen.

Fertigungstechnischen Herausforderungen begegnen Axel Wittig, Kolibri Metals (links), und Dominik Blösch, Platit, mit aller gebotenen Härte

Härter als Hartmetall

Werkzeugbauer können von den Entwicklungen im 3D-Druck stark profitieren. Wie das funktioniert, verrät Kolibri Metals im Interview mit FORM + Werkzeug.

Axel Wittig, Geschäftsführer Kolibri Metals

Spritzgießwerkzeuge

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Stanzwerkzeuge

Additive Fertigung

Ricchiuti, Martin

Warum der Werkzeugbau den 3D-Druck benötigt

Eröffnungsfeier des ‘Tooling Competence Centre’ in Aachen am 10. Mai 2023

Die Fertigung in Aachen ist mit einer 4× Laser FormUp 350 PBF-Maschine ausgestattet. Werkzeughersteller haben die Möglichkeit, Anwendungsfälle zur Bewertung einzureichen, die über einen einfachen Proof-of-Concept hinausgehen. So sollen sie in der Lage sein, alle Aspekte ihres Projekts zu untersuchen, von der auf PBF optimierten Konstruktion bis hin zur Rentabilitätsanalyse und der Untersuchung der Serienproduktion

AddUp feiert die offizielle Eröffnung seines Additiven Standorts in Deutschland

Das Unternehmen Materialise (NASDAQ: MTLS) teilt mit, dass es von Airbus die Qualifizierung für die Herstellung flugfertiger Teile mit Lasersintertechnologie erhalten hat. Das dazu von EOS hergestellte Material ist ein schwer entflammbares Polyamid (PA 2241 FR). Mit dieser Entwicklung sind Materialise und EOS die ersten Zulieferer, die von Airbus für die Herstellung von lasergesinterten Teilen unter der Prozessspezifikation AIPS 03–07–022 qualifiziert wurden. Materialise bietet jetzt zwei von Airbus genehmigte 3D-Drucktechnologien für flugbereite Bauteile an. 

Materialise und EOS liefern als erste Unternehmen 3D-gedruckte PA-FR-Teile mit Zertifizierung durch Airbus

Verfahren für die additive Fertigung

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Kunststoff

3D-Drucker (für FDM, FFF, etc.)

Polymer-3D-Druck von Materialise wird von Airbus zertifiziert

Gemeinsam treiben SLM Solutions und Burgmaier die Zukunft der Herstellung und Verarbeitung von Metallteilen in großem Maßstab voran

Ein AM-Schneidwerkzeug, komplett additiv und hybrid gefertigt, mit Leichtbau-Design und innovativen Kühlkanälen

20:7

Originalverhältnis

SLM Solutions und Burgmaier stärken ihre Partnerschaft in der Hybridfertigung und der Werkzeugbranche

Roboze bringt mit Automatisierungstechnik von B&R die Möglichkeiten der additiven Fertigung in den industriellen Produktionsablauf

Roboze integriert mit B&R-Technik seinen 3D-Drucker in die industrielle Produktion. Kundenspezifische Superpolymere und Verbundwerkstoffe lassen sich nun schneller und einfacher herstellen

Ersatzteile aus Superpolymeren und Verbundwerkstoffen

3D-gefertigte Titanmuffen verstärken walisische Weltcup-Mountainbikes

Die Muffen für die Atherton Bikes sind die ersten Mountainbike-Komponenten, die auf dem Vier-Laser RenAM 500Q System gefertigt wurden

Fertigungsmesstechnik

Messtechnik

Walisischer Fahrradhersteller treibt additive Fertigung voran

Lunovu-LMD-System für die Materialforschung

Das Basissystem kann als 3-Achs- oder 5-Achs–Konfiguration ausgeführt werden. Es besteht aus einem XY-Achsystem, das den Bearbeitungskopf bewegt, und einem Y-Tisch, der das Werkstück (im 3-Achs – Betrieb) oder einen Dreh/Schwenktisch (im 5-Achs – Betrieb) verfährt. Die Verfahrwege betragen standardmäßig etwa 300 bis 500 mm

Universität der Bundeswehr München nimmt LMD-System in Betrieb

Nähmaschinenbauteile mit AMbitious schneller, einfacher und kostengünstiger produzieren

Mit metallischem 3D-Druck im L-PBF-Verfahren additiv gefertigtes Nähmaschinenbauteil zum Einfassen von Band

Selektives Lasersintern von Kunststoff, Metall, Keramik

Pulverbettverfahren

Additive Herstellung von Nähmaschinenbauteilen

Am 22. und 23. Juni kann die Kongressmesse für die Additive Fertigung live vor Ort oder per Online-Stream besucht werden. Leitmotto der Veranstaltung ist das Thema Nachhaltigkeit. Die 3D Pioneers Challenge findet 2021 rein digital statt.

Die Sessions können 2021 live besucht oder gestreamt werden.

Neuer Termin ist der 22. bis 23. Juni 2021

CAM für die additive Fertigung

Software

Messe Rapid.Tech 3D

form-werkzeug.de

3D-Druck-Anlage, strahlbasiert, Metall

Rapid.Tech 3D 2021 auf Juni verschoben

Neues Material für die additive Fertigung von hochkomplexen Formen und Kernen für den Metallguss

In enger Zusammenarbeit wurde der 3D-Drucker VX1000 von AGCC und voxeljet speziell auf die Anforderungen von Brightorb zugeschnitten

Selektives Laserschmelzen von Kunststoff, Metall, Keramik

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, andere

Keramik

Gusswerkstoffe

Metall Werkstoffe

Stähle

3D-Druckkeramik für Feingussformen und -kerne

Auf den Rapid.Tech 3D-Foren ›Software, Prozesse & Konstruktion‹ sowie ›Werkzeug-,Modell- & Formenbau‹ stellen Anwender Beispiele für nachhaltige AM-Lösungen vor.

Impressionen des digitalen Rapid.Tech 3D-Fachkongresses

Foren zeigen nachhaltige AM-Praxislösungen

Neue Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten stellt das Fachbuch ‘Disruptiver 3D-Druck’ vor

Ralf Anderhofstadt, Marcus Disselkamp: Disruptiver 3D-Druck, Neue Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten, ISBN 978–3–446-47020–0

Fachbuch ‘Disruptiver 3D-Druck’

Additive Fertigung wird grün – mit biologisch abbaubaren Materialien

Greiferlösung eines Handlingroboters, der in der Automobilfertigung eingesetzt wird. Die Gesamtmasse des Greifers konnte um 64 Prozent reduziert werden

Messe formnext

Energieeffizienz

Nachhaltige Anwendungen für eine grüne additive Fertigung

Weltweit ist es erstmalig gelungen, wichtige Quadrupol-Bauteile für Linearbeschleuniger aus reinem Kupferpulver additiv zu fertigen

Eine neue Generation von Teilchenbeschleunigern soll Krebstherapie, Drogenfahndung und Materialanalyse auf eine höhere Stufe heben: Diese Linearbeschleuniger sind so kompakt, dass sie selbst für kleinere Krankenhäuser, Flughäfen und Labore erschwinglich werden. Um diese Entwicklung zu fördern, setzt das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS gemeinsam mit der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) in der Schweiz, der lettischen Riga Technology University (RTU) und der Politecnico di Milano (PoliMi) auf lasergestützte 3D-Drucker: Im Rahmen des »I.FAST«-Projekts, das darauf abzielt, die Innovation von Beschleunigern zu fördern und das die Europäische Kommission im Programm Horizont 2020 kofinanziert, ist es nun weltweit erstmalig gelungen, wichtige Quadrupol-Bauteile für Linearbeschleuniger aus reinem Kupferpulver additiv zu fertigen.

Dies eröffnet perspektivisch neue Wege hin zu einer kommerziellen Produktion und zum praktischen Einsatz derartiger Anlagen, die auf dem Prinzip der »High Frequency Radio Frequency Quadrupole« (HF-RFQ) basieren. Möglich sind damit zum Beispiel bessere und stärker automatisierte Drogen- und Waffenkontrollen auf Flughäfen. Die Forschenden sehen großes Potenzial im 3D-Kupferdruck: »Damit können wir die Fertigungszeiten deutlich verkürzen«, prognostiziert Samira Gruber, die am Fraunhofer IWS Expertin für die additive Fertigung von Kupfer und Kupferlegierungen ist. »Möglich wird so beispielsweise ein schneller Prototypenbau. Dies kann die Weiterentwicklung der Beschleunigertechnologie deutlich voranbringen.« Durch die additive Fertigung lässt sich außerdem Material einsparen und so der Ressourcenverbrauch von Kupfer im Vergleich zu klassischen Verfahren verringern.

Diese Argumente fallen erheblich ins Gewicht, wenn sich diese kompakten Beschleuniger breiter durchsetzen sollen. Denn Hochfrequenz-Quadrupole, die auf einer neuen, am CERN entwickelten Technologie basieren, sind die entscheidenden Bauteile und Taktgeber für diese neue Generation von Anlagen. In den Quadrupolen stehen sich vier abwechselnd gepolte Elektroden gegenüber, die sich wie Blütenblätter um eine zentrale Teilchenflugbahn anordnen. Legt der Nutzer eine Wechselspannung an, bauen sich schnell wechselnde elektrische Felder auf. Diese schicken die Teilchen zwischen den wellig geformten Elektrodenspitzen auf eine Art Wellenritt, der sie mit jedem passierten »Elektroden-Blütenblatt« mit jedem Quadrupol immer näher an die Lichtgeschwindigkeit heranbringt. Anders als ihre meist riesigen unterirdischen Brüder, die Ringbeschleuniger, nehmen diese Linearbeschleuniger oft kaum mehr Raum als ein Wohnzimmer ein.

Grüner Laser macht bei Bauteiloptimierung bislang Unmögliches möglich

Weil die Anlagen im Langzeitbetrieb viel Abwärme erzeugen, bestehen die taktgebenden Quadrupole aus reinem Kupfer. Denn dieses Metall leitet Strom und Wärme besonders gut. Bisher war die Produktion der Quadrupole allerdings sehr aufwendig: Sie werden aus Halbzeugen in Form gefräst und dann aus sehr vielen Einzelteilen zusammengesetzt. Deshalb haben die Forschenden des Fraunhofer IWS, RTU und PoliMi nun eine Alternative entwickelt. Sie schmelzen dafür mit einem grünen Laser reines Kupferpulver auf. Aus dieser Metallschmelze formen sie dann das Viertelsegment eines Quadrupols. Dabei sparen sie Material überall dort ein, wo es für die Bauteilfestigkeit nicht gebraucht wird. In klassischen Metallverarbeitungsverfahren dagegen ist diese Bauteiloptimierung sehr aufwendig, an manchen Stellen sogar überhaupt nicht machbar. Die neue Fertigungsmethode mindert insofern den Kupferverbrauch und sorgt für leichtere Quadrupol-Segmente, die innerhalb eines Tages fertig aufgebaut sind.

Eine Vergrößerung des Bauraumes von Laserschmelzanlagen mit grünem Laser wird es demnächst ermöglichen, ganze Quadrupol-Segmente per 3D-Druck herzustellen. Aber auch mit den jetzt erzeugten Viertelsegmenten sind bereits die nächsten Projektphasen möglich: Zum Beispiel weisen die Bauteile aus der additiven Fertigung erfahrungsgemäß raue Oberflächentopologien auf. Das heißt: ihre Oberfläche ist oft rau. Zu analysieren ist daher am Protoptypen, ob und wie die 3D-Druck-Quadrupole nachträglich geglättet werden müssen – beispielsweise durch eine plasma- oder elektrochemische Politur.

Auf der Projektagenda stehen außerdem Versuche, ob und wie sich kleine Verschleißschäden an Beschleunigern mithilfe additiver Fertigungstechnologien nachträglich reparieren lassen, ohne ganze Bauteile verschrotten zu müssen. »Wir wollen aber auch untersuchen, welche anderen Werkstoffe und Bauteile für die additive Fertigung für Beschleuniger in Frage kommen«, sagt Samira Gruber.

Einsatz für Protonentherapie und automatische Rauschgift-Erkennung denkbar

Denn die Linearbeschleuniger sind nicht nur für Teilchenphysiker interessant. Auf dem Gebiet der Medizintechnik lassen sie sich sowohl für die Protonentherapie gegen besonders heimtückische Tumore im Bauchraum oder im Gehirn einsetzen als auch für die Herstellung medizinischer Isotope. Am CERN werden noch viele andere Anwendungen für die Quadrupol-Beschleuniger erforscht – einschließlich der Materialanalyse – mit dem Ziel, Meisterwerke der Kunst zu untersuchen. Beschleuniger bieten erhebliche Marktchancen. Momentan sind weltweit etwa 30 000 Beschleuniger im Einsatz, schätzen die kalifornischen Branchenexperten Robert Hamm und Marianne E. Hamm in ihrer Analyse »Industrial Accelerators and Their Applications« aus dem Jahr 2012. Mit diesen Anlagen fertigen und analysieren demnach Unternehmen und Institute rund um den Erdball industrielle Waren im Wert von 500 Milliarden US-Dollar pro Jahr.

Auf der Formnext, Frankfurt, präsentiert sich das Institut in Halle 12.0, Stand D41 (Fraunhofer-Gemeinschaftsstand).

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) 

https://www.iws.fraunhofer.de

Ein fertiges Quadrupol-Viertelsegment mit materialsparenden Hohlstrukturen und Kühlkanälen

Ein hochfrequenter grüner Laser schmilzt im Fraunhofer IWS Dresden ein Reinkupfer-Pulverbett auf und erzeugt daraus ein Quadrupol-Viertelsegment

So sieht ein kompletter Quadrupol in klassischer Bauweise aus. Hintereinandergeschaltet beschleunigen diese Vierer-Elektroden zum Beispiel Protonen auf sehr hohe Geschwindigkeiten

2021-11-05-Fraunhofer IWS

ausgabe 03/2023

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