Folge 27 - 3-D-Drucken im Submikrometerbereich

Die Theorie ist toll: Der 3D-Druck von Häusern wird das Bauen wieder erschwinglich machen und die vielerorts herrschende Wohnungsnot abmildern. Die Praxis sieht leider anders aus: Bislang stehen in ganz Deutschland vielleicht zehn der schichtweise aufgebauten Unterkünfte. Ein Grund dafür: Der benötigte Beton muss spezielle Eigenschaften haben. Er muss zum Beispiel extrem schnell aushärten, um die nächste Schicht tragen zu können. Erreicht wird das mit Additiven, die in einem genau definierten Verhältnis im Rohmaterial homogen dispergiert sein müssen. Das dazu benötigte Know-how haben bislang nur wenige Hersteller. Dementsprechend wird das spezielle Baumaterial zentral hergestellt und teils über weite Strecken zur Baustelle gefahren. Günstig ist das natürlich nicht ... Abhilfe schaffen will das Liechtensteiner Start-up Medusa AG. Ihr Druckkopf kann Standard¬betone in Form bringen. Wie das möglich ist, lässt sich Geschäftsführer Yannick Maciejewski kaum entlocken. Er verrät nur, dass die Additive vor Ort beigemengt werden. „Der Beton wird außerdem durch unsere Pumpe und den Druckkopf so beeinflusst, dass er sofort zum Stehen kommt.“ Der Druckkopf ist rund 1,5 m hoch. Er lässt sich laut Hersteller in alle gängigen Portalsysteme integrieren. Auch das Anflanschen an Sechs-Achs-Roboter (auf Linearachse) ist möglich. Die Ausbringungsmenge liegt laut Co-Gründer Frank Strietzel bei bis zu 2,5 m3 pro Stunde. Eine 3 m breite und 1,4 m hohe, doppelwandige Mauer ließe sich in rund 30 min aufbauen. Zur Bedienung der Anlage würden zwei Arbeiter genügen. Weitere Details, etwa zu Anlagenkosten und etwaigen Armierungen, verraten die Gründer in dieser Folge.

Stefan Ritt hat so viel Einblicke in die Geschichte der additiven Fertigung, wie kaum ein Zweiter. Er hat sowohl bei weltweit agierenden Unternehmen gearbeitet (etwa SLM Solutions) als auch in in kleinen Firmen (z.B. 3YourMind). Der Norddeutsche berät AM-Start-ups und hat selbst gegründet. In dieser Folge erlaubt das AM-Urgestein unterhaltsame Einblicke in die Anfangsphase des 3D-Drucks in Deutschland. Er verrät aber auch, wohin die Reise führen wird. Interessant sind u.a. seine Ansichten zum Einfluss von KI und zum Fachkräftemangel.

Das Universitätsklinikum Münster ist das weltweit erste Krankenhaus, dem es erlaubt ist, medizinische Produkte in direkter Nähe der Patientenversorgung additiv herzustellen und zu verwenden. Bisher drucken die Fachleute u. a. personalisierte Schablonen zum Schneiden und Bohren. Sie ermöglichen hochpräzise Arbeiten, etwa im Grenzbereich zwischen Karzinom und gesundem Gewebe. Außerdem stellen die Mediziner Knochenmodelle her, an denen Implantate angepasst werden. Ein drittes Einsatzgebiet sind Modelle, anhand derer den Patienten erklärt wird, welche Behandlung geplant ist. Noch setzen die Münsteraner lediglich Kunststoffdrucker ein, darunter einen 1,4 t schweren, großvolumigen SLS-Drucker sowie einen DLP-Drucker. Details zu Anwendungsfällen erklärt in dieser Folge Martin Schulze, promovierter Ingenieur und Oberarzt. Obendrein wagt er eine Prognose, was künftig in der Schnittmenge aus Ingenieurkunst und Hightechmedizin entstehen kann.

Steile These: Philipp Utsch und Jan Gierse behaupten, die „kompromisslosesten Messer der Welt“ herzustellen. Niemand anderes biete eine vergleichbare Kombination aus Stabilität und geringem Gewicht. Möglich macht das ein additiv gefertigter Griff aus Titan, kombiniert mit hochwertigen Klingen aus Solingen. In dieser Folge erklärt das Duo im Detail, wie die Messer hergestellt werden, was mit den scharfen Schätzen alles möglich ist und wie sie es geschafft haben, Geldgeber und Maschinen für ihre UG Tools GmbH zu finden.

Das Direct Manufacturing Research Center (DMRC), angesiedelt an der Universität Paderborn, zählt zu den ältesten und renommiertesten AM-Forschungsinstituten Deutschlands. Dank zahlreicher Kooperationen mit Konzernen und KMU steht die Praxis stets im Vordergrund. Entsprechend umworben sind die AbsolventInnen auf dem Arbeitsmarkt, entsprechend viele Ausgründungen gibt es bereits. In dieser Folge zeigen acht promovierte Alumni auf, was sie gelernt haben und wohin ihr Weg sie führte. Außerdem erklären sie, welche Projekte und Technologien sie am meisten faszinieren. Zuvor skizziert Eric Klemp, Co-Initiator und ehemaliger Geschäftsführer der Einrichtung, wer im sympathischen DMRC-Team mitmachen darf – und wie die Stimmung rund um den Mersingweg 3 in Paderborn ist.

Die Berliner AdditiveStream GmbH haucht verschlissenen Bauteilen neues Leben ein – Sub-Millimeter genau, dutzendfach, individualisiert, in einem einzigen Baujob, per LBPF, basierend auf Multi-Laser-Maschinen. Mit anderen Worten: Falls Sie alternde Turbinenschaufeln reanimieren oder Produkt-Rohlinge in höchster Präzision additiv en gros vollenden wollen: Ohren auf! Mitgründer Simon Feicks erklärt hier die Details. On top: Haben Sie Interesse am Konstruieren? Dann wartet hier ein Bonbon auf Sie – nämlich der kostenlose Newsletter der Fachzeitschrift „Konstruktion“. Interesse? This way: www.ingenieur.de/nl

Ist das der heilige Gral der Produktionstechnik? Eine Maschine, die vollautomatisiert eine Konstruktionsdatei in ein endbearbeitetes Bauteil überführt? Dann hat die toolcraft AG schon eine Hand am Pott! Die Bayern haben nämlich einen 6-Achs-Roboter mit einem Aggregatwechselsystem ausgerüstet. Der Roboter holt sich – je nach Bedarf – eine Laser/Pulver-Auftragsdüse oder eine subtraktiv agierende Spindel aus dem „Bahnhof“ – binnen Sekunden! Und die Spindel holt sich ihrerseits diverse Fräsköpfe oder Bohrer aus einem Magazin. Aber das ist nur der Anfang… Technologievorstand Christoph Hauck erläutert in dieser Folge, wie die Technologie funktioniert – und wie sie erweitert werden kann. Spoileralarm: Auch die Kunststoffverarbeitung ist möglich. Bonbon on top: Wollen Sie regelmäßig Infos zur Additiven Fertigung? Dann schauen Sie doch mal hier: www.vdi-nachrichten.com/lesen. Und hier: www.ingenieur.de/konausgabegratis

Heutzutage genügt eine gewisse Portion Ingenieursgeist und ein wenig Spaß am Konstruieren, um faszinierende Projekte mittels 3D-Druck zu realisieren. Ein perfektes Beispiel dafür liefert Luis Marx. Der Jungingenieur stellt auf seinem Youtube-Kanal „Luisengineering“ Projekte vor, auf welche die Welt gewartet hat – oder auch nicht. In dieser Folge stellt er einige seiner besten Maschinen (und größten Fehlschläge) vor. Vorsicht: Suchtgefahr!

Das Jungunternehmen Quantica kombiniert die Möglichkeiten der Stereolithografie (SLA) mit denen des Material Jettings (MJ). Die Berliner können also fein strukturierte Bauteile aus Hochleistungskunststoffen erstellen – im mehrfarbigen Multimaterialmix. Selbst vor der Nutzung gefüllter Harze schrecken die Hauptstädter nicht zurück: Ihre Drucker verdauen problemlos Metall-, Glas oder Keramik-Partikel. Möglich wird dadurch beispielsweise der additive Aufbau von fotorealistischen Dentalprothesen oder von elektronischen Leiterplatten. Details zur Technologie und zu Nutzungsmöglichkeiten erklärt Quantica-COO Marcel Strobel in dieser Folge.

Auftragsverfahren gibt es in der Additiven Fertigung viele. Einige wurden in diesem Podcast schon intensiv beleuchtet: Laser trifft auf Pulver (Folge 3), Lichtbogen trifft auf Draht (Folge 26), Elektronenstrahl trifft auf Draht (Folge 31) sowie das Kaltgasspritzen (Folge 4). Beinahe erstaunlich ist, dass die Kombination aus Draht und Laser bisher kaum eine Rolle spielt. Dabei hat sie durchaus einige Vorteile zu bieten. So ist das Rohmaterial vergleichsweise günstig und unkompliziert in der Handhabe. Weitere Details erklärt in dieser Folge einer der Pioniere der drahtbasierten Laser Metal Deposition (LMD): Rainer Beccard, Geschäftsführer und Gründer der Herzogenrather Lunovu GmbH.