Der Forscher Alexander Großmann hat in seiner Zeit an der TU Darmstadt ein Verfahren entwickelt, mit dem er die 3D-Druck-Geschwindigkeit variabel an Material und Bauteil anpassen kann. Dieses wird derzeit patentiert. Wir werfen einen Blick auf die Arbeit von Großmann, der unter anderem auch einen großen Vorteil im 3D-Druck von Gitterstrukturen sieht.

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Der promovierte Maschinenbauingenieur Alexander Großmann leitete bis vor kurzem an der TU Darmstadt eine Forschungsgruppe im KLuB, dem Institut für „Konstruktiver Leichtbau und Bauweisen“. Dort beschäftigte er sich unter anderem mit dem 3D-Druck von metallischen Leichtbauteilen. In einem Porträt über seine Arbeit berichtet die TU Darmstadt darüber, was der 3D-Druck für Großmann bedeutet und stellt sein Verfahren vor, mit dem er die 3D-Druck-Geschwindigkeit variabel an Material und Bauteil anpassen kann. Wir greifen das Portrait einmal auf und fassen die Ergebnisse seiner Arbeit zusammen.

Vorteile des 3D-Drucks

Großmann erklärt:

„Konventionell werden Bauteile aus ganzen Metallblöcken heraus gefräst. Wir machen es genau umgekehrt. Wir nehmen loses Metallpulver und drucken mit dem Laser die Bauteile Schicht für Schicht.“

Einer der Vorteile bei der additiven Fertigung ist das Sparen von Abfall, der sonst sehr stark beim Herausfräsen aus Metallblöcken entstehen würde. Beim 3D-Druck wird gerade nur so viel Material verwendet, wie benötigt. Das Material wird ebenso wie die Energie effizient eingesetzt und Ressourcen und Umwelt geschont. Für Großmann ist klar, wenn Industrie und Wirtschaft ihre Ressourceneffizienz steigern, würden sie ihre Wettbewerbsfähigkeit stärken und die Umwelt schonen. Im Vorjahr haben wir über das Fraunhofer IGD berichtet, dass Möglichkeiten zur Steigerung der Effizienz und Robustheit von 3D-Druckern präsentiert hat.

3D-gedruckte Leichtbauteile mit Gitterstrukturen

3D-gedruckte Gitterstrukturen
3D-gedruckte Gitterstrukturen (im Bild) sind leichter und lassen sich besser in ihre Umgebung integrieren (Bild © Heike Jüngst).

Großmann ist überzeugt, dass das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen künftig klassischen Fertigungsverfahren signifikante Marktanteile abnehmen wird. Die Gestaltungs- und Konstruktionsfreiheiten sind groß und bieten zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Während seiner Zeit an der TU Darmstadt produzierte Großmann mit seinem Team eine große Bandbreite an 3D-gedruckten Leichtbauteilen. Das reichte vom Vorbau einer Fahrradlenkerstange über Bauteile für die Raumfahrt bis hin zu künstlichen Hüftgelenken und anderen Medizinprodukten. Die Möglichkeiten sind endlos.

Bauteile von Großmann haben eine Gitterstruktur. Dadurch sind sie besonders leicht und lassen sich optimal in ihre Umgebung integrieren. Bei einem künstlichen Hüftgelenk wird die Gitterstruktur vom Körper besser angenommen als Bauteile mit glatter Oberfläche. Ein großer Vorteil liegt auch darin, dass sich mit dem 3D-Druck Bauteile direkt in einem Stück fertigen lassen. Forscher der TU Braunschweig untersuchten vor fast genau einem Jahr den 3D-Druck von Leichtbaustrukturen zur Anwendung bei Brücken und Dächern.

Geschwindigkeit beim 3D-Druck variieren

Großmann hat ein Verfahren entwickelt, um den Herstellungsprozess zu optimieren und die Druckgeschwindigkeit des 3D-Druckers an Material und Bauteil anzupassen. Dass der 3D-Drucker nur in einer Geschwindigkeit arbeitet, kann kontraproduktiv sein. Er vergleicht das Problem mit der Geschwindigkeit beim Autofahren. Wenn ein Auto nur mit einem Tempo fahren könnte, zum Beispiel 70 km/h, dann wäre dies innerorts zu schnell und auf der Autobahn zu langsam. Für ihn ist es ebenfalls beim 3D-Druck wichtig, die Geschwindigkeit variieren und je nach Situation anpassen zu können.

In einer jahrelangen Forschungsarbeit entwickelte er eine differenzierte Betriebstechnik für Laserdrucker, die aktuell patentiert wird. Mittlerweile ist Großmann in der freien Wirtschaft tätig. Er bietet außerdem einen Webservice an, der Tools für einen optimierten Druckprozess zur Verfügung stellt. Abonnieren Sie unseren Newsletter und verpassen Sie keine Neuigkeiten zum Thema 3D-Druck und Nachhaltigkeit oder anderen spannenden Bereichen aus der Welt der additiven Fertigung.

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