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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Die beiden Materialunternehmen Tekna und Uniformity Labs erweitern ihre Partnerschaft. Tekna wird die AlSi10Mg-Legierung auf Aluminiumbasis an Uniformity Labs liefern. Diese werden das Material weiterverarbeiten und für die additive Fertigung nutzbar machen.
Beim pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen von Titan, dem PBF-LB/M 3D-Druck, kommen Stützstrukturen zum Einsatz. Diese machen komplexe Geometrien mit 3D-Druck möglich. Forscher der TU Hamburg und von Cenit haben einen Basisalgorithmus sowie ein Tool entwickelt, um den 3D-Druck dieser Stützstrukturen zu verbessern. Das Projekt „Bäume als effiziente Stützstrukturen in der additiven Fertigung (BEST)“ begann im Jahr 2022.
Das italienische Unternehmen Legor verfügt über 40 Jahre Erfahrung in der Herstellung von Schmuck und Mode. In dieser Zeit hat es sich auch ein 3D Metal Hub aufgebaut, um die verfügbaren Dienstleistungen für seine Kunden zu verbessern. In Legors 3D Metal Hub befinden sich verschiedene von HP Inc. stammende 3D-Druck-Lösungen. Wir zeigen in diesem Beitrag wie Legor den Metall-3D-Druck erfolgreich zur Herstellung von Schmuck einsetzt.
US-amerikanische Forscher von der University of Toronto untersuchen in ihrem neuen Metall-3D-Druck-Labor verschiedene Technologien rund um das DED- und PBF-LB-3D-Druckverfahren. Wir stellen die gegenwärtigen und geplanten Forschungen der Wissenschaftlicher einmal genauer vor.
Die NASA plant, zwei neue Institute zu gründen, um Technologien in kritischen Bereichen für die Ingenieur- und Klimaforschung zu entwickeln. Eines der Institute wird sich auf den 3D-Druck und die Quantensensorik zur Unterstützung der Klimaforschung konzentrieren. Das andere Institut wird daran arbeiten, die schnelle Zertifizierung von Metallteilen zu ermöglichen.
Das 3D-Druck-Unternehmen Desktop Metal qualifizierte die Kupferlegierung C18150 für den Binder-Jet-3D-Druck auf dem Production System™. Das geschah gemeinsam mit Sandvik Additive Manufacturing und fünf führenden globalen Automobilherstellern. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.
Der Automobilhersteller Czinger Vehicles hat eigenen Angaben zu Folge das weltweit erste vollständig mit 3D-Druck hergestellte Getriebe präsentiert. Das topologieoptimierte Getriebe entstand in Zusammenarbeit mit Xtrac. Wir stellen es vor.
Das Lübecker Unternehmen SLM Solutions, das auf 3D-Druck spezialisiert ist, hat eine Absichtserklärung (MoU, Memorandum of Understanding) mit dem Materialhersteller IperionX unterzeichnet. Die Vereinbarung bezieht sich auf die Lieferung von sphärischem Titanpulver für den industriellen Metall-3D-Druck. Die Lieferungen werden aus der geplanten Titanpulveranlage von IperionX stammen.
Das britische Unternehmen Texture Jet Ltd. nutzt seine patentierte elektrochemische Strahlbearbeitungstechnologie namens EJM für die Nachbearbeitung 3D-gedruckter Objekte aus Metall. Dabei handelt es sich um eine stark lokalisierte Variante der elektrochemischen Bearbeitung (ECM). Wir stellen Texture Jets EJM-Postprocessing-Technologie für den Metall-3D-Druck einmal genauer vor.
Ein Forscherteam aus den USA hat eine Methode entwickelt, um Fehler in 3D-gedruckten Materialien vorherzusagen, die den additiven Fertigungsprozess verändern könnten. Dies gelang ihnen mit Röntgenstrahlen und maschinellem Lernen. Ihr Ziel ist es, ein System zu entwickeln, das Fehler nicht nur erkennt, sondern diese während des Metall-3D-Druck-Prozesses repariert.
Das 3D-Druck-Unternehmen Relativity Space arbeitet seit Jahren an seiner 3D-gedruckten Rakete Terran 1 und anderen größeren Modellen wie der Terran R. Die Terran 1, die sich in nur 60 Tagen mit einem 3D-Drucker herstellen lässt, sollte am 11.03.2023 erstmals starten – ein Meilenstein in der Geschichte der Raumfahrt. Leider schlugen erste Versuche aufgrund von Verzögerungen und kleineren Problemen fehl. Nun wird der Start in Kürze nachgeholt.
Das 3D-Druck-Unternehmen Wematter aus Schweden hat mit Gravity Essential und Essential+ zwei 3D-Druck-Lösungen vorgestellt, die Unternehmen den Einstieg in den 3D-Druck erleichtern sollen. Die Gravity Essential-Produkte sind um bis zu 63 % günstiger als die Gravity Enterprise Produkte. Ein Umstieg auf die Enterprise-Variante ist jedoch jederzeit unkompliziert möglich.
Das US-amerikanische Unternehmen Snowbird Technologies stellt Anfang April 2023 sein professionelles 3D-Druck-System SAMMTech vor. Dieses eignet sich für den 3D-Druck komplexer Metallteile. Es kann in Standard-Versandcontainern betrieben werden.
Senvol hat angekündigt verschiedene vom Energietechnikhersteller Siemens Energy produzierte Additive Manufacturing-Datenbanken veröffentlichen zu wollen. Die Daten, die für die Materialcharakterisierung in der additiven Fertigung genutzt werden können, sollen so einer breiten Anwendergruppe zur Verfügung stehen. Wir fassen das Wichtigste zusammen.
Das Unternehmen Huntington Ingalls Industries, Inc. (HII) gibt bekannt, dass seine Abteilung Newport News Shipbuilding (NNS) die Zulassung als Lieferant additiv gefertigter Komponenten für Plattformen des NAVSEA erhalten hat. Mit dieser Zertifizierung kann das Unternehmen den 3D-Druck zur Herstellung von Rohrverbindungsstücken und anderen Metallteilen einsetzen. Wir fassen das Wichtigste zusammen.
Das Metall-3D-Druck-Unternehmen Meltio kündigt vier neue Unternehmenspartnerschaften an, um seine weltweite Expansion voranzutreiben. Zu seinen neuen Partnern gehören die Unternehmen Accufacture LLC aus den USA, Tecmahe aus Argentinien, Wire Trading Srl aus Italien und das spanische Unternehmen DPR Automatismos. Diese werden Meltio dabei unterstützen seine Metall-3D-Druck-Lösung in weiteren Ländern zu vertreiben.
Forscher des DAP der RWTH Aachen untersuchen im Rahmen des Projekts „BioStruct“ patientenindividuelle Implantate. Ziel ist es, im Körper resorbierbare Implantate herzustellen. Diese sollen mit dem Laser Powder Bed Fusion-3D-Druckverfahren angefertigt werden und für einen optimalen Heilungsverlauf sorgen.
Das US-Unternehmen Sintavia wird eine additive Fertigungsanlage im Auftrag von Bechtel Plant Machinery für die U.S. Navy entwickeln. Diese soll das Nuklearantriebsprogramms der U.S. Navy unterstützen. Die Inbetriebnahme der militärischen 3D-Druck-Anlage ist für das zweite Quartal 2023 geplant.
Der US-amerikanische Hersteller industrieller 3D-Drucker 3D Systems plant eine vielseitige Restrukturierung seines Unternehmens. Damit möchte 3D Systems seine europäischen 3D-Metall-Druckereien optimieren und die Effizienz des Betriebs verbessern. Wir fassen das Wichtigste zu den Restrukturierungsplänen von 3D Systems zusammen.
Die beiden australischen Unternehmen Nupress und SPEE3D stellen mit dem Metall-3D-Drucker WarpSPEE3D amphibische Flugzeugteile für das Unternehmen Amphibian Aerospace (AAI) her. AAI hat das Ziel, führend in der Entwicklung und Produktion von Amphibien-Luftfahrtfähigkeiten zu werden. Für den 3D-Druck der Teile setzt es daher auf den Metall-3D-Druck von SPEE3D.