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Additive Fertigung

3D-Druck erschwinglich machen

| Redakteur: Beate Christmann

Damit auch kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) der Einstieg in die additive Fertigung gelingen kann, haben Wissenschaftler der FH Aachen und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT eine leicht bedienbare Low-Cost-Anlage für das Laserstrahlschmelzen entwickelt. Deren Herstellungskosten belaufen sich auf unter 20.000 Euro. Der spätere Verkaufspreis soll bei 30.000 Euro liegen.

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3D-Druck für alle: Belichtungsprozess in der Low Cost-SLM-Anlage des Fraunhofer-ILT und der FH Aachen.
3D-Druck für alle: Belichtungsprozess in der Low Cost-SLM-Anlage des Fraunhofer-ILT und der FH Aachen.
( Bild: Fraunhofer-ILT )

Immer mehr Konzerne entdecken die Welt der additive Fertigung und 3D-Drucks für sich. Doch ist die Installation der neuen Technologie in die eigene Fertigung immer auch mit hohen Investitionen verbunden: Die Anlagentechnik ist teuer und Experten sind nötig um neue Unternehmensbereiche aufzubauen. Vor allem kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) fällt der Einstieg deswegen schwer. Doch gerade diese prägen weitgehend die deutsche Industrielandschaft. Aktuelle Studien des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie zeigen, dass das Wissen der KMU über die Chancen und Potenziale der additiven Fertigung oft noch unzureichend ist.

Zugang zum 3D-Drucken erleichtern

Das Goethe-Lab der Fachhochschule Aachen und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT wollen die Technologie der additiven Fertigung für alle erschwinglich machen und haben deswegen eine Low Cost -Anlage für das Laserstrahlschmelzen (SLM: Selective Laser Melting) entwickelt. In diesem ersten Demonstrator erzeugt ein 140-W-Diodenlaser (Fokusdurchmesser von 250 µm) im Zusammenspiel mit einem kartesischen Achssystem komplexe Funktionsbauteile aus Metall mit einer maximalen Höhe von 90 mm und einem maximalen Durchmesser von 80 mm. Die Anlage benötigt eine Aufstellfläche von 1,3 m x 0,8 m x 1,4 m.

Eine vergleichbare Anlage in der Bauraumgröße kostet laut Dawid Ziebura, Projektingenieur am Fraunhofer ILT, mindestens 100.000 €, während er bei der Low Cost SLM-Anlage mit einem späteren Verkaufspreis von 30.000 € rechnet. Für die Anlage spricht seiner Ansicht nach, dass ein Anfänger ihre Bedienung innerhalb weniger Stunden erlernen könne und sie sich leicht bedienen lasse. Alle eingesetzten Komponenten ermöglichten Selbstservice und ließen sich leicht austauschen. „Die Anlage erleichtert vor allem den Einstieg in den metallischen 3D-Druck“, erläutert Ziebura.

Einstieg in die additive Fertigung

Die mit der Anlage herstellbaren Bauteile eignen sich für viele typische SLM-Applikationen von Prototypen, Musterteilen bis hin zu Funktionsbauteilen. Der Anwender kann dabei selbst entscheiden, wie schnell und hochwertig die Anlage arbeitet: Sie kann zum Beispiel eine mittelgroße Komponente (55 cm³) aus Edelstahl 1.4404 mit mehr als 99,5 % Dichte innerhalb von 12 Stunden aufbauen. Zusätzlich bietet sich die Option, großvolumige Bauteilbereiche mit Gitterstrukturen zu füllen, um bei weniger beanspruchten Bereichen die Bauzeit um bis zu 60 % zu verkürzen.

Beratung und Unterstützung

Prof. Gebhardt, Leiter des Zentrums 3D-Druck, das die FH Aachen gemeinsam mit dem Fraunhofer-ILT 2014 gegründet hat, erklärt: „Unsere eng kooperierende Expertengruppe ermöglicht dem Mittelständler den Zugang zum 3D-Drucken.“ Das neue Zentrum unterstützt Unternehmen mit Schulungen, Beratung und Dienstleistungen im Bereich additive Fertigung von der Bauteilkonstruktion über die Fertigung bis hin zur Nachbearbeitung.

Als nächstes Ziel wollen die Aachener Wissenschaftler nun die Prozesszeit weiter senken und die Belichtungsstrategien optimieren, um die Bauteilqualität zu verbessern. Außerdem ist auch der 3D-Druck von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen und Werkzeugstahl geplant.

Vorführung auf der Formnext 2016

Die Arbeitsweise der neuen Low Cost SLM-Anlage können Interessenten am Fraunhofer-Stand, Halle 3.1, Stand E60 auf der Formnext in Frankfurt vom 15. bis 18. November 2016 kennenlernen.

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