Metall-3D-Drucker sind die in der additiven Fertigung am häufigsten eingesetzten 3D-Drucker. Der Metall-3D-Druck macht es möglich unterschiedlichste Metalle additive zu verarbeiten. Dabei kommen eine große Anzahl verschiedener 3D-Druckverfahren zum Einsatz. Auf dieser Seite stellen wir den Metall-3D-Druck ausführlich vor und berichten seit 2013 in über 700 Beiträgen (Stand: 09/22) wohl ausführlicher als kaum ein anderes Medium über die additive Fertigung von Metallteilen und deren technologischen Entwicklungen.
Barack Obama bezeichnete einst den 3D-Druck als „die nächste industrielle Revolution“. Gemeint war dabei aber nicht nur die rasante Einzug der Desktop-3D-Drucker in die heimischen Wohnzimmer weltweit, sondern vor allem der 3D-Druck mit Metall im industriellen Umfeld. Metall-3D-Drucker gibt es heute von zahlreichen Unternehmen weltweit und werden in vielen unterschiedlichen Industrien und Branchen eingesetzt, wie der Luft- und Raumfahrt oder der Automobilindustrie. Diese Seite widmet sich dem Metalldruck, seiner Geschichte und anhand regelmäßig neuer Beiträge seiner Entwicklung und Zukunftsprognose.
Der 3D-Druck mit Metall gehört wohl zu den komplexesten, eindrucksvollsten, einflussreichsten und sich am schnellsten entwickelnden 3D-Drucktechnologien. Funktionstüchtige 3D-Metall-Drucker findet man heute vor allem in verschiedenen Forschungseinrichtungen, Universitäten aber auch im häufiger industriellen Umfeld. Das Themenumfeld des 3D-Metall-Drucks ist wegen seiner wissenschaftlichen Prägung und disruptiven Eigenschaften besonders spannend.
Das pulverbettbasierte Schmelzverfahren wurde bereits in den 1970er Jahren vorgestellt. Hierbei sintert oder schmilzt eine Energiequelle ein Metallpulver, um das endgültige Stück schichtweise zu erzeugen. Die bekannteste auf diesem Prinzip basierende Technologie ist ohne Zweifel das Direct Metal Laser Sintering (DMLS). Es wurde von ERD und EOS in den 1990er Jahren patentiert. Ähnlich der Abscheidung von geschmolzenem Material könnte die Metallabscheidung mit konzentrierter Energie sein, jedoch unter Metallverwendung. Hier unterscheiden wir insbesondere das Verfahren Direct Additive Laser Construction (CLAD), das von Irepa Laser entwickelt wurde. Im Vergleich zum pulverbettbasierten Schmelzen kann man mit dieser Methode direkt auf ein Teil drucken.
CIRTES entwickelte in den 90er Jahren eine neue Hybrid-Methode namens Stratoconception, welche die additive Fertigung und additive Bearbeitung miteinander kombiniert. Das sogenannte Kaltspritzen hingegen ist ein anderer Prozess, der auch unter dem Begriff Kaltschnittverfahren bekannt ist. Hier versucht man die Metallpulver miteinander zu verbinden, indem sie auf einen Träger kalt projiziert werden. Danach wird mit Helium die Projektion sichergestellt.
Das am häufigsten verwendete Metall beim 3D-Druck mit Metall ist Aluminium, das meistens in Form einer Legierung zu finden ist, die sowohl Festigkeit als auch Leichtigkeit bietet. Es wird insbesondere für Teile benutzt, bei denen das Gewicht eine wichtige Rolle spielt, wie zum Beispiel in der Automobilindustrie und der Luftfahrt. Auch Stahl zählt zu einem der beliebtesten Materialien in der Fertigungsindustrie, weil es eine schöne Oberfläche und gute mechanische Eigenschaften bietet. Es zählt zu den am häufigsten angewendeten Materialien im Metall-3D-Druck. Außerdem kommen auch Materialien wie Kobalt-Chrom (eignet sich für medizinische Anwendungen), Gallium und Titan (hohe Biokompatibilität und widerstandsfähig gegen Korrosion) immer häufiger zum Einsatz.
Unternehmen, die sich dem Metall-3D-Druck zuwenden, werden immer zahlreicher. Das deutsche Unternehmen SLM Solutions zählt zu den führenden Herstellern für Metall-3D-Drucker. SLM Solutions gehört neben Concept Laser und EOS zu den Pionieren der laserselektiven Fertigung an. Erwähnenswert ist auch das Unternehmen Arcam, das hinter der Elektronenstrahl-Fusionstechnologie steht.
Auf den Markt der additiven Metallfertigung drängen immer mehr Hersteller, indem sie neue 3D-Drucker und -Technologien zu relativ kostengünstigen Preisen anbieten, im Vergleich zu den aktuellen Lösungen. Seit wenigen Jahren zählt auch HP Inc. dazu. Verlassen wir den amerikanischen Kontinent, stoßen wir auf den Ursprung der Technologie namens NanoParticle Jetting und den israelischen Hersteller XJet.
Heute kommt der Metall-3D-Druck hauptsächlich in der Industrie zum Einsatz, um Fertigteile oder Werkzeugkomponenten zu produzieren – sei es in der Automobilbranche, in der Raumfahrt zur Herstellung von Raketentriebwerken und Flugzeugbauteilen oder im medizinischen Bereich zur Herstellung von Prothesen und Implantaten. Die Bereiche der Anwendung sind sehr breitgefächert und in Zukunft wird der Metall-3D-Druck mit Sicherheit noch weitere Anwendungen und Bereiche erschließen. Sie finden auf dieser Themenseite stets aktuelle Informationen, Nachrichten, Entwicklungen und 3D-Objekte aus dem Bereich 3D-Metalldruck.
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DSB Technologies setzt auf die erweiterte X-Series Metal Binder Jetting-Reihe von Desktop Metal in Wisconsin. Mit dieser Technologie können sie komplexe Formen und Anwendungen herstellen, die zuvor nicht möglich waren. Die Live Sinter-Software spielt dabei eine entscheidende Rolle.
Das Metall-3D-Druckunternehmen SPEE3D hat einen Vertrag mit dem japanischen Verteidigungsministerium abgeschlossen. Hierdurch werden 3D-Drucker für die Japan Ground Self-Defense Force geliefert, die auf der patentierten CSAM-Technologie basieren.
Das chinesische Unternehmen Bright Laser Technologies (BLT) hat bei der TCT Asia 2023 neue Anwendungen für additive Fertigung in Wolframkarbid vorgestellt. Das in China ansässige Unternehmen für Metall-3D-Druck betont seine Innovationskraft in der Branche und präsentiert spezialisierte Lösungen für Industrieanwendungen.
FreeFORM Technologies erweitert seine Kapazitäten im 3D-Druck durch den Erwerb von Desktop Metal’s Produktionsanlagen. Mit jetzt 25 Druckern bietet FreeFORM eine breite Palette an Metallfertigungsoptionen und ist nun im Besitz des größten Fuhrparks an Desktop Metal Binder Jet 3D-Druckern weltweit.
Das Technology Innovation Institute (TII) hat bedeutende Fortschritte im Bereich der additiven Fertigung erzielt. Von neuen Materialentwicklungen bis hin zu umfassenden Studien, die helfen, den 3D-Druck zu verbessern und anzupassen, bringt TII innovative Ansätze in die Branche. Wir stellen die neuen Ansätze und Forschungsergebnisse einmal vor.
Das Antwerpener Labor von Element Materials Technology Group erhielt eine wichtige Anerkennung im Bereich des 3D-Drucks durch die Zustimmung von GKN Aerospace Sweden AB. Mit einem klaren Fokus auf Pulvercharakterisierung zeigen die Labore von Element in Antwerpen und Teesside ihre führende Position und Erweiterung ihrer AM-Kompetenzen.
Der 3D-Drucker-Hersteller Freemelt hat von einer türkischen Universität einen Auftrag für ihre Freemelt ONE-Maschine erhalten. Die Universität plant, diese Maschine für die Entwicklung des Elektronenstrahlschmelzverfahrens und die Materialcharakterisierung einzusetzen. Die Auslieferung ist für das erste Quartal 2024 vorgesehen.
Das ungarische Institut für Kernforschung, ATOMKI, hat ein Freemelt ONE System für die Forschung in der nuklearen Materialwissenschaft bestellt. Diese Maschine, entwickelt von Freemelt, bietet spezielle Eigenschaften für Hochtemperaturmaterialien und ermöglicht einen einzigartigen Einblick während des Produktionsprozesses. Der Einsatz zeigt das wachsende Interesse am 3D-Druck in der Energiesektorforschung.
Apple testet die Verwendung von 3D-Druckern, um das Stahlgehäuse seiner bevorstehenden Smartwatches zu produzieren. Diese Methode könnte den Produktionsprozess beschleunigen und gleichzeitig ressourcenschonender sein. Bei Erfolg könnte diese Technologie für weitere Produkte ausgeweitet werden.
Titomic, ein additives Fertigungsunternehmen für industrielle Anwendungen aus Australien, setzt Hot Isostatic Pressing (HIPing) beim australischen Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO) ein, um die Qualität von Titan-3D-Druck-Komponenten zu verbessern. Das Verfahren reduziert Poren im Material und steigert dessen Leistung. ANSTO unterstützt diesen Fortschritt mit seiner HIP-Technologie und umfangreicher Erfahrung.
Das Kummer Institute Center for Advanced Manufacturing an der Missouri University of Science and Technology hat einen großen Schritt in Richtung zukünftiger Fertigungsmethoden gemacht. Durch den Kauf eines WarpSPEE3D-3D-Druckers wollen sie die Vorteile des 3D-Drucks nutzen und die Herausforderungen der traditionellen Fertigung angehen.
Das niederländische Unternehmen MX3D hat ein neues System für den 3D-Druck von Metallteilen vorgestellt. Das MX Metal AM System, vorgestellt auf dem FormNext Forum Austin, ermöglicht den Druck von besonders großen Metallkomponenten für die Industrie.
Eine kürzlich durchgeführte Studie der Yale School of the Environment, in Partnerschaft mit Desktop Metal und Trane Technologies, zeigt, dass Binder-Jet-3D-Druck im Vergleich zu traditionellem Metallguss die Treibhausgasemissionen um 38% senken kann. Diese Reduktion resultiert hauptsächlich aus einem geringeren Energiebedarf während des Produktionsprozesses. Der Energiemix am Produktionsstandort spielte ebenfalls eine wichtige Rolle.
Das metallverarbeitende Unternehmen Titomic Limited hat ein 3D-Druck-Kaltsprüh-System an das französische Verteidigungsministerium verkauft. Dieses System soll in der Flotte der französischen Marine zur Wartung und Instandhaltung eingesetzt werden, einschließlich der Verhinderung von Korrosion und Reparatur abgenutzter Oberflächen.
Velo3D hat seinen Sapphire XC 3D-Drucker an Schoeller-Bleckmann Oilfield Technology (SBOT) verkauft, wodurch die Produktion von großen Metallteilen optimiert wird. Diese Zusammenarbeit beider Unternehmen zeigt das wachsende Interesse und die Möglichkeiten des 3D-Drucks im Öl- und Gassektor.
America Makes und das NCDMM kündigen zwei Projektaufrufe im Bereich 3D-Druck an, finanziert mit insgesamt $11,75M (~ 10,79 Mio. Euro). Diese Projekte zielen auf die Entwicklung von Pulverlegierungen und die Erweiterung der Materialdatenbanken für den 3D-Druck ab.
Auf einer internationalen Konferenz in Belfast stellte die Wissenschaftlerin Tiana Bagnato ihre Forschungsergebnisse vor, die zeigen, wie 3D-gedruckte Metallstifte die Festigkeit von hybriden Titan-Verbundstrukturgelenken erhöhen können. Die Stifte wurden mittels eines Laserstrahlschmelzverfahrens hergestellt. Die Studie unterstreicht das Potenzial des 3D-Drucks in der Materialforschung.
ADDiTEC hat die Übernahme von Elem Additive Solutions von Xerox bekannt gegeben, um seine Präsenz im 3D-Druck mit flüssigem Metall zu stärken. Dieser Schritt soll neue Wachstumsmöglichkeiten schaffen und die Position von ADDiTEC im stetig wachsenden Metall-3D-Druck-Markt festigen.
Die Indian Space Research Organisation (ISRO) hat den Magic 800 DED 3D-Drucker von AddUp erworben, um ihre Fähigkeiten im Bereich Raumfahrt und 3D-Druck zu erweitern. Der Drucker wurde Anfang 2023 vorgestellt und stellt eine wichtige Komponente in Indiens Raumfahrt-Plan dar. Eine enge Zusammenarbeit zwischen AddUp und ISRO wird in den nächsten Jahren erwartet.
Studenten der Universität Colorado Boulder haben durch den Einsatz von Metall-3D-Druck ein zuverlässiges Raketenturbopumpenkonzept entwickelt. Mit Unterstützung von Branchenexperten und führenden Unternehmen konnte das Duo Fortschritte bei der Fertigung von Raketenbauteilen erzielen.