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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Forscher des Projekts Ad-Proc-Add und der GFE – Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. aus Thüringen haben herausgefunden, dass Vor- und Nachbehandlungsprozesse die Bauteileigenschaften von mit selektivem Laserschmelzen (SLM) gefertigten Teilen erheblich beeinflussen. Sie haben optimierte Prozessparameter entwickelt und festgestellt, dass eine PVD-Beschichtung die Wärmebehandlung für Material 1.2709 ersetzen kann.
Rusatom – Additive Technologies (RusAT) hat den größten 3D-Drucker in Russland vorgestellt, der das Drucken großer Teile von Kernreaktoren ermöglicht und dabei Kosten und Zeit spart. Entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Institut für Laser und Schweißen der Marinetechnischen Universität St. Petersburg, eröffnet die neue Technologie neue Einsatzmöglichkeiten in der Nuklearindustrie.
Equipmake, ein britisches Technologieunternehmen, stellt auf der Battery Messe das Ampere-220-E-Achsensystem vor, ein kompaktes und leistungsstarkes Elektroantriebssystem für Hochleistungs-Elektrofahrzeuge. Der 3D-gedruckte Elektromotor erreicht 220 kW Leistung und eine hohe Drehzahl, während die Metallstruktur durch den 3D-Druck optimiert wird. Die Doppelmotorausführung liefert eine Spitzenleistung von 440 kW bei einem Gewicht von nur 85 kg.
Die Deutsche Bahn hat in den vergangenen Jahren 100.000 3D-gedruckte Teile hergestellt. Bis 2030 möchte der Konzern sein digitales Warenlager ausbauen. Das spart der Deutschen Bahn viel Zeit, Kosten und Ressourcen.
Das US-Unternehmen Rennscot MFG hat sein erstes Metall-3D-Druck-System von EOS erworben und tritt somit dem EOS Service-Provider-Netzwerk bei. Mit diesem System will das Unternehmen seine Produktionskapazitäten erweitern und industrielle Anwendungen mit verschiedenen Materialien herstellen.
Forscher des Ad-Proc-Add-Projekts und der Technischen Universitäten Wien und Dortmund arbeiten an der Optimierung von additiven und subtraktiven Fertigungsprozessen. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse zu den Bearbeitungsmöglichkeiten von additiv gefertigten Metallbauteilen und zeigen Verbesserungspotenzial auf. Insbesondere die hohe Porosität wird als Schlüsselproblem für die Oberflächenqualität identifiziert.
ASTM International hat ein Zertifizierungsprogramm für Additive Manufacturing Quality (AMQ) gestartet, das die Produktion von gleichbleibend hochwertigen Teilen durch Hersteller, die Metall-3D-Druck einsetzen, sicherstellt. Das modular aufgebaute Programm basiert auf den Normen ISO/ASTM 52901-2017 und ISO/ASTM 52904-2019 und hat bereits mehrere Unternehmen zertifiziert. Zusätzlich werden AM-Personal- und Facility Safety-Zertifizierungen angeboten.
ADDiTEC hat sein neues tragbares Robotersystem Performance AMRC – P (AM-Roboter-Cell-Portable) vorgestellt. Das System bietet fortschrittliche Fähigkeiten, darunter die Fähigkeit, reaktive Materialien wie Titan zu drucken, und es unterstützt komplexe, mehrachsige Geometrien in großformatigen Teilen. Mit anpassbarer Software und Partnerschaften mit Roboterherstellern ist es ideal für vielfältige Industrieanwendungen.
POC und AIM Sweden präsentieren die 3D-gedruckte Elicit Ti-Radsport-Sonnenbrille, die aus Titanresten in medizinischer Qualität hergestellt wird. Diese innovative und nachhaltige Entwicklung ist auf 365 Exemplare limitiert und bietet Fahrern eine perfekte Balance aus Steifigkeit, Flexibilität und Komfort.
In einer geplanten Zusammenarbeit wollen Bright Laser Technologies und Wego Ortho die additive Fertigung im medizinischen Sektor vorantreiben. Mit dem Einsatz des BLT-S310 3D-Druckers planen sie, individuell angepasste Wirbelsäulenkäfige herzustellen und damit eine passende Lösung für jeden Patienten zu ermöglichen.
Markforged und Sidus Space arbeiten an 3D-gedruckten LizzieSat-Satelliten, die strengen Zertifizierungsstandards entsprechen und unter 100 kg wiegen. Mit dem Onyx FR-A Material können Satellitenkomponenten mit metallähnlicher Festigkeit und geringem Gewicht hergestellt werden. Der erste 3D-gedruckte Satellit soll in diesem Jahr mit dem SpaceX Transporter-9 starten.
DMG MORI kündigt den Marktstart seines neuen, in den USA hergestellten 3D-Druck-Systems LASERTEC 30 SLM US an, das durch seine Adaptive Beam Control und berührungslose Wiederbeschichtung die Fertigung komplexer Geometrien zu erstklassigen Kosten pro Teil ermöglicht.
Forscher des IFT und der FOTEC haben die Auswirkungen variierender Prozessparameter auf additiv gefertigte Bauteile untersucht. Die Studie zeigt, dass vibrationsunterstütztes Bohren und maschinelles Hammerstrahlen vielversprechende Methoden zur Verbesserung der Qualität und Effizienz der Fertigung sind.
Das französische Unternehmen Constellium SE hat die Zulassung seines Aluminiumpulvers Aheadd® CP1 für den Einsatz in Formel-1-Rennwagen bekannt gegeben. In Partnerschaft mit PWR Advanced Cooling Technology und Velo3D sollen 3D-gedruckte, hocheffiziente Wärmetauscher für die Formel 1-Saison 2024 bereitgestellt werden.
Ärzte des Aakash Healthcare Super Speciality Hospital ersetzen bei einer 30-jährigen Patientin mit rheumatoider Arthritis acht Fingergelenke durch 3D-gedruckte Titan-Implantate. Die Schmerzen wurden reduziert und die Beweglichkeit der Finger verbessert.
Im Rahmen des Ad-Proc-Add Projekts entwickelte das IFT an der TU Wien eine zuverlässige, kostengünstige Methode zur Parameteroptimierung und einen Ansatz zur Parametertransformation, um dichte und hochwertige Bauteile im Pulverbett-Druckverfahren herzustellen und SLM-Prozessparameter zwischen verschiedenen Maschinen zu übertragen.
MolyWorks, ein kalifornisches Unternehmen, integriert den DMP Flex 350 3D-Drucker von 3D Systems in seine Fertigungsabläufe, um seine Effizienz zu steigern und Geschäftsmöglichkeiten zu erweitern. Mit der Hilfe von 3DXpert Software von Oqton und der einzigartigen Vakuumkammer des DMP Flex 350 hat MolyWorks einen Auftrag von der United States Air Force zur Bewertung 3D-gedruckter flugkritischer Teile gesichert.
Oqton und Xact Metal geben ihre neue Partnerschaft bekannt, um ihre Lösungen für die additive Fertigung zu kombinieren. Die Unternehmen zielen darauf ab, Automatisierung und vollständige Prozesskontrolle für Einsteiger bis hin zum erfahrenen Experten bereitzustellen. Die skalierbare Kombination aus Hard- und Software wird für Industrie- und Gesundheitsmärkte entwickelt.
Seurat Technologies schließt eine Vereinbarung zur Entwicklung von 59 Tonnen 3D-gedruckter Metallteile für Siemens Energy Turbinen ab und fördert damit die Dekarbonisierung der industriellen Fertigung. Die Partnerschaft zielt darauf ab, den CO2-Fußabdruck zu reduzieren und umweltfreundliche Technologien weiter voranzutreiben.
Uniformity Labs gibt die Verfügbarkeit seiner Nickellegierung UniFuse IN625 und optimierter HPS-Parameter für den Laser-Pulverbett-Schmelzdruck bekannt. Diese innovative Legierung ermöglicht verbesserte mechanische Eigenschaften, höhere Aufbauraten und eine 2,1-mal schnellere Belichtungszeit bei 370 Watt Leistung.