Additive Manufacturing: 3D-Druck mit Metallen 3 Minuten Lesezeit
Innovation

Additive Manufacturing: 3D-Druck mit Metallen

Volkmar Held

Additive Manufacturing – bekannt als „3D-Druck“ – ist eines der bahnbrechendsten neuen Herstellungsverfahren unserer Zeit. Als Technologiekonzern setzt voestalpine diese neue Technologie selbstverständlich ein und entwickelt sie mit ihrem Know-how weiter. Ob als Hersteller für Rennfahrzeugkomponenten oder als Produzent von Metallpulvern: voestalpine bestimmt den Weg der neuen Technologie mit.

Additive Manufacturing ist eine neue Technologie, die bei voestalpine begeistert aufgenommen wird. Sie erlaubt nicht nur die verlustfreie Verarbeitung von hochwertigem Material, sondern erzeugt zudem hochbelastbare Bauteile, die mit herkömmlichen Verfahren nicht denkbar sind. Die Produktion erfolgt direkt auf Basis von digitalen Daten. Dabei entstehen filigrane und gleichzeitig hochfeste Teile wie etwa Radträger für Elektro-Rennwagen oder Werkzeuge mit eingearbeiteten Kühlkanälen zum Formen von Kunststoffen.

Nach dem Vorbild der Natur

Die Natur macht es uns vor und zeigt, wie stabile Konstruktionen mit geringstem Materialaufwand hergestellt werden können. Mit ihren hoch- und höchstfesten Werkstoffen geht die voestalpine bereits tagtäglich diesen Weg. Eine große Zahl an technischen Lösungen ist von der Natur inspiriert: Wo sie kein Material benötigt, lässt sie keines wachsen.
Für fragile Bauteile oder große Werkzeuge mit einem komplizierten Kühlsystem im Inneren kamen bisher Herstellungsverfahren wie Fräsen, Drehen oder Bohren zum Einsatz. Sie tragen Material von einem Rohling ab und erzeugen dabei Abfälle – sofern sie die gewünschte Struktur überhaupt erzeugen können.
Was ist aber, wenn wir eine Anregung aus der Natur übernehmen? Bienen bauen ihre Waben, indem sie Zehntelmilligramm leichte Wachsplättchen nach einem festen Plan aneinanderkleben – eine Wabe aus einem kiloschweren Wachsklumpen herauszuarbeiten, kommt in ihrem „Technologiefundus“ nicht vor …

Additive Manufacturing ist eines der bahnbrechendsten neuen Herstellungsverfahren unserer Zeit.

Ein neuer Konstruktionsweg

Additive Manufacturing (kurz AM; von: addieren, hinzufügen) greift diese Idee auf und nutzt modernste Computer- und Lasertechnik, um feine Metallpulver zu komplizierten und hochbelastbaren Bauteilen zusammenzuschmelzen. Ausgehend von dreidimensional angelegten Computer-Konstruktionsdaten ermöglicht Additive Manufacturing eine quasi verlustfreie Produktion selbst komplexester Formen. Mit konventionellen Technologien wie Fräsen, Drehen, Bohren etc. wären diese Strukturen gar nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand herstellbar. Aber Additive Manufacturing revolutioniert nicht nur den Herstellungsprozess: Auch die Konstrukteure müssen beim Design umdenken, um die neuen Möglichkeiten in einem Bauteil auch nutzbringend umzusetzen.

Seit Mitte der 1990er-Jahre ist man in der Lage, auf diese Weise Metallobjekte herzustellen. Da für ihre Gestaltung prinzipiell kaum Einschränkungen existieren, können völlig neue Produkte konstruiert und später – ein weiterer Vorteil – auch Kleinstserien, z. B. für medizinische Anwendungen wie Hüftgelenke oder Prothesen, hergestellt werden.
Die Pulverspezialisten der voestalpine forschen an speziellen Materialien für die neue Technologie, an deren Weiterentwicklung aktuell die beiden Forschungszentren in Düsseldorf (voestalpine Additive Manufacturing Center GmbH) und Singapur (voestalpine Additive Manufacturing Center Singapore Pte. Ltd) arbeiten.

Leichter mit Additive Manufacturing

Welche Vorteile diese Technologie bietet, zeigt ein Beispiel aus der Luftfahrtindustrie: Im Gegensatz zur massiven stählernen Ausführung wiegt das durch Additive Manufacturing optimierte Titan-Modell der Schnalle eines Sicherheitsgurts etwa 55 Prozent weniger, 70 statt 155 Gramm. Das bedeutet für einen Airbus 380 (853 Sitze) etwa 72,5 kg weniger Startgewicht. Auf die Lebenszeit des Fliegers gerechnet, ergäbe sich dadurch eine Einsparung von etwa 3,3 Millionen Litern Treibstoff, was vor allem auch für die Umwelt einen enormen positiven Effekt bedeutet.

Solche technologischen Möglichkeiten bewegen voestalpine – und der Konzern bewegt sie weiter, in seinen AM-Entwicklungszentren in Düsseldorf und Singapur sowie mit den erfahrenen Metallpulver-Spezialisten bei Uddeholm in Hagfors und BÖHLER Edelstahl in Kapfenberg.

Mehr zum Schwerpunkt Technologie: http://www.voestalpine.com/focus