Folge 101 - Technische Keramik, transparent und winzig

Die additive Fertigung ist teuer. Mitverantwortlich: das Postprocessing. Ein Teil davon ist die Pulverentfernung. Das Unternehmen Solukon automatisiert diesen Schritt. Wie? Das erklärt CEO Andreas Hartmann in dieser Folge. Es geht um Maschinenbau, smarte Software und clevere Aktorik.

Forschende der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) drucken transparente keramische Mikrobauteile. Gruppenleiterin Johanna Sänger spricht in dieser Folge über potenzielle Anwendungsfelder und technische Herausforderungen. Konkret geht es um Hochleistungsphotonik in anspruchsvollen Umgebungen, um medizintechnische Anwendungen und um die 2-Photonen-Polymerisation. Hier erleben Sie Hightech – sympathisch und verständlich erläutert!

Frank C. Herzog hat die Concept Laser GmbH gegründet. Damit zählt er zu den Urvätern des Metall-3D-Drucks. Heute investiert er in den Nachwuchs. In der Jubiläumsfolge der „Druckwelle“ lässt er die Historie Revue passieren – und wagt einen optimistischen Ausblick. Deutschland als Mutterland des Metalldrucks könne auch zukünftig tonangebend bleiben. Voraussetzung: Mut und Fantasie! Und zwar sowohl bei den Firmen, die die Technologie bereit stellen, als auch bei allen Anwendern. Eine sehr klare Meinung hat der „AM-Dinosaurier“ auch zum Thema KI sowie dem Wettbewerb um Bauraumgröße und Strahlquellenzahl.

Arno Held ist Managing Partner bei AM Ventures – und verwaltet 100 Mio. €. Als Wagniskapitalgeber entscheidet er seit genau zehn Jahren über Wohl und Wehe Tausender Start-ups aus dem 3D-Druck-Universum. In dieser Folge erläutert er erfrischend offen, wer mit seiner Unterstützung rechnen darf, wie sich die Gründerlandschaft seit 2015 gewandelt hat, welche Investments Spaß machten und welche Deals er bereut.

Wer wissen will, wie die additive Fertigung zum eigenen Unternehmenserfolg beitragen kann, braucht eine individuelle Roadmap. Genau jene verspricht der „AM I Navigator“. Wie er funktioniert und wer hinter der gleichnamigen Initiative steckt, erklärt in dieser Folge Karsten Heuser, VP Additive Manufacturing bei Siemens. In aller Kürze: Für jede interessierte Firma ermitteln DyeMansion, Eos, HP, Stratasys, Forward AM und Siemens den aktuellen Reifegrad: Tastet sich das Unternehmen gerade erst an die junge Technologie heran? Oder fehlt nur noch der letzte Schritt hin zur vollautonomen Fertigung? Auf Basis dieses Status quo planen die Initiatoren dann weitere Maßnahmen. Er- und vermittelt werden sie in kooperativen Workshops. Kosten für die Beratung: aktuell keine.

Jörg Sander, AM-Experte im Rüstungskonzern Hensoldt, erklärt in dieser Folge die Möglichkeiten des „Frontline-Printing“ – und dessen Limitationen. Außerdem erklärt er, wo der 3D-Druck in der hauseigenen Fertigung eingesetzt wird. Ein Beispiel: Das Hochleistungsradar TRML-4D, dass aktuell in der Ukraine eingesetzt wird. Zusätzlich macht er deutlich, wie das additive Fertigen von Leitungsträgern (Platinen) die gesamte Elektronikindustrie verändern wird.

Betonstrukturen werden schon seit ein paar Jahren additiv aufgebaut, jedenfalls vereinzelt. Das Manko dabei: Alle Armierungseisen, die für Zugfestigkeit sorgen, müssen während des Schichtprozesses manuell eingebracht werden. Forschende aus Deutschland wollen das perspektivisch ändern. Im ersten Ansatz konzentrieren sie sich auf eine Kombination aus selektiver Zementleim-Intrusion (SPI) und Lichtbogen-Auftragsschweißen (WAAM). Das Vorgehen: Zunächst wird Drahtmaterial zu Metallstangen verschmolzen. Anschließend wird eine feine Sandkörnung aufgeschüttet und mit Hilfe eines zielgenau verdüsten Bindemittels verfestigt. Diese Schritte wiederholen sich wechselseitig – bis das Bauteil fertig ist und aus dem Sandkuchen entnommen werden kann. Soweit die Theorie... Den aktuellen Stand der Praxis erläutert Felix Riegger von der TU München in dieser Folge.

Dieter Schwarze hat das Pulverbett-basierte Laserschmelzen in den 1990er Jahren industrietauglich gemacht. Bis heute ist das Verfahren im Metallbereich führend. In dieser Podcast-Folge erklärt der promovierte Physiker, wie aus der grundlegenden Idee ein Standard wurde. Und er skizziert, wo die Reise künftig hingeht. Dabei geht es vor allem um die Frage, ob es sinnvoll ist, die Zahl der Strahlquellen immer weiter zu erhöhen. Spoileralarm: Schwarze hält diesen Weg für unwirtschaftlich. Und er hat stichhaltige Argumente…

Noch ist der Anteil der additiven Fertigung an der gesamten Industrieproduktion verschwindend klein: 0,13%. Wohlers-Analyst und -Berater Christian Seidel, Professor an der Hochschule München, geht aber von einem starken Wachstum aus. In den nächsten zehn Jahren werde sich das Markvolumen verzehnfachen. „Einpendeln wird sich die Quote langfristig irgendwo zwischen 1% und 10%.“ Dabei gebe es durchaus Einsatzfelder, in denen der Anteil deutlich höher sein werde, etwa im Triebwerksbau. Der Experte vergleicht die additive Fertigung mit einem Tanker: Ist sie erstmal in Bewegung, ist sie kaum noch aufzuhalten. Dabei gebe es nicht diese eine große, alles dominierende Killer-Applikation. „Was die Technik stark macht, ist stattdessen ihre Vielfältigkeit, ihre Flexibilität.“ Einschätzungen zu einzelnen Technologien – im Kunststoff- und im Metallbereich – gibt der Experte in dieser Folge.

Wenn Bauteile nicht nur fest und steif, sondern auch noch leicht sein sollen, bestehen sie oft aus Faserverbundwerkstoffen. Nachteil: Zur Herstellung braucht es meist teure Formen. Eine Alternative bietet das US-Unternehmen Markforged: Es verarbeitet seit ein paar Jahren Kohlefasern in Schmelzschichtdruckern. (Details dazu hören Sie in Folge 11.) Einen dritten Weg gehen nun Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT): Sie haben es geschafft, Fasern in das Pulverbett eines Laser-Sinter-Druckers zu legen. Ergebnis: Die Bauteile haben ein vergleichsweise gute Oberfläche und verlangen keine Stützstrukturen. Dadurch ist die perspektivische Produktivität des Prozesses dem der Schmelzschichtverfahren überlegen. Details verrät in dieser Folge der wissenschaftliche Mitarbeiter Simon Zeidler.