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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Das irische Unternehmen Croom Medical stellt seine mit 3D-Druck hergestellte IS-Gelenkfixierung vor. Diese wurde mit nTopology entworfen. Für den 3D-Druck verwendete das Unternehmen einen Renishaw 3D-Drucker.
Das US-Unternehmen 3DEO führt austenitischen Edelstahl 316L in sein Angebot für den Metall-3D-Druck ein. 316L kommt in Anwendungen wie Laufrädern, Pumpen, Motorteilen, Laborgeräten, Lebensmittelverarbeitungsgeräten, Schmuck und anderen Bereichen zum Einsatz. In diesem Jahr sollen noch weitere Metalle folgen, die derzeit getestet werden. Dazu gehört unter anderem auch reines Kupfer.
Das 3D-Druck-Unternehmen Nano Dimension verkauft seinen ersten 3D-Drucker Admaflex 130 nach Deutschland, an das Karlsruhe Institut für Technologie KIT. Dieses soll im Institut für Photonik und Quantenelektronik zum Einsatz kommen. Mit dem Kauf von Admatec im Juli 2022 hat Nano Dimension sein Portfolio um Keramik- und Metall-3D-Druck erweitert.
Vor wenigen Monaten haben das 3D-Druck-Unternehmen SLM Solutions und Nikon eine Investitionsvereinbarung für ein freiwilliges öffentliches Übernahmeangebot an SLM Solutions unterzeichnet. Nun gibt Nikon den Abschluss seines Übernahmeangebots für das deutsche Metall-3D-Druck-Unternehmen SLM Solutions bekannt. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.
Forscher der Skoltech nutzten den 3D-Druck, um eine Bronze-Stahl-Legierung zu entwickeln. Die Wahl fiel auf Bronze und Stahl, weil sich die Eigenschaften der Materialien sehr gut ergänzen. Die neue Legierung ist vor allem für Luft- und Raumfahrt von Interesse.
Das französische Unternehmen Aubert & Duval verkündet die Einführung eines neuen Markennamens. Mit „Stellar“ will Aubert & Duval das Wachstum seiner Aktivität in der Luft- und Raumfahrt sowie bei Energiemärkten unterstützen und fokussiert sich dabei auch auf Hochtemperaturlegierungen für die additive Fertigung.
Schüler des International Space Station Research (ISS) Lab Program haben ein Experiment zur Kapillarwirkung in Schwerelosigkeit gestartet. Das Experiment soll im Februar auf der ISS durchgeführt werden. Der Dienstleister Qualified3D half dem Team beim 3D-Druck der millimetergroßen Metallgitter.
Intech Additive Solutions, ein 3D-Druckunternehmen aus Indien, und die Umwelt- und Ingenieurtechnik GmbH mit Sitz in Dresden (Sachsen) haben eine Partnerschaft angekündigt. Gemeinsam wollen sie mit Hilfe der AMOptoMet-Software Materialien für den Metall-3D-Druck entwickeln und optimieren. Die Unternehmen werden zusammenarbeiten, um den Bereich des Metall-3D-Drucks voranzutreiben.
Das britische Unternehmen Alloy Wire International (AWI) möchte mit seinem Exotic-Draht-Sortiment die Möglichkeiten in WAAM-Technologien erweitern. Nach der Präsentation des Materials im Vorjahr sollen die Drähte nun für die additive Fertigungsbranche vermarktet werden. Wir fassen das Wichtigste zusammen.
Das US-amerikanische Metall-3D-Druck-Unternehmen Velo3D ist eine strategische Partnerschaft mit dem Gerätefinanzierungsgeschäft FITTLE eingegangen. Damit soll der Metall-3D-Druck von Velo3D für Unternehmen zugänglicher werden. Velo3D bietet dadurch unter anderem mehr Finanzierungsoptionen.
Das italienische Unternehmen BEAMIT hat einen Vertrag mit Leonardo Aircraft unterzeichnet, um Teile für die Luftfahrt mithilfe von 3D-Druck zu produzieren. Seit 2017 wurden bereits 100 Teile für die additive Fertigung qualifiziert. Wir fassen das Wichtigste dazu in diesem Beitrag zusammen.
Forscher des Fraunhofer IWM haben eine Methode zur Simulation der Laser Powder Bed Fusion-3D-Druckverfahrens auf Mikrostrukturebene entwickelt. Damit können sie direkte Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Werkstücke und der gewählten Prozessparameter erkennen. Für das Verfahren kombinierten sie unterschiedliche Simulationsmethoden.
Der von Haas betriebene Phillips Additive Hybrid wurde auf der USS Bataan, einem Angriffsschiff der U.S. Navy, installiert. Das Hybrid-AM-System bietet sowohl subtraktive als auch additive Fertigung. Der 3D-Druck an Bord, bei dem auf das Metall-3D-Druckverfahren Laser Metal Deposition (LMD) gesetzt wird, soll die Betriebsverfügbarkeit maximieren und die Nachfrage nach herkömmlichen und Navy-spezifischen Lieferketten reduzieren.
Das Verteidigungsunternehmen Babcock hat die ersten 3D-gedruckten Metallteile für die britische Armee hergestellt. Diese werden in den aktiven Panzerflotten eingesetzt. Für Babcock ist es ein wichtiger Meilenstein in seinem Bestreben, überall auf der Welt jederzeit 3D-gedruckte Komponenten herstellen zu können.
Das französische 3D-Druck-Unternehmen AddUp und das deutsche Luft- und Raumfahrtunternehmen MT Aerospace geben die Erweiterung ihrer Zusammenarbeit bekannt. Im Zuge dessen erwirbt MT Aerospace eine weitere Modulo 400-Maschine von AddUp. Die Partnerschaft dreht sich rund um das Directed Energy Deposition- (DED-)Metall-3D-Druckverfahren.
Das kanadische Unternehmen Globe Metal bietet Recyclingmöglichkeiten für 3D-Druck-Abfälle. Statt schädliche Metallpulver teuer zu entsorgen, unterstützt Globe Metal Unternehmen dabei, Entsorgungskosten zu reduzieren und Metall-3D-Druck-Pulver zu recyclen. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.
Das US-amerikanische Unternemen Fabrisonic, aus Columbus in Ohio (USA), Spezialist für 3D-Metall-Ultraschalladditivfertigung (UAM), bezieht seine neue 2.787 Quadratmeter große Fertigungsanlage. Mit dem Umzug an den neuen Standort vergrößert sich das Unternehmen deutlich, um der steigenden Nachfrage nach additiven Fertigungslösungen gerecht zu werden. Ein weiteres Ziel ist die Gewinnung neuer Fachkräfte.
Die Virginia Tech erhält ein Stipendium des Defense University Research Instrumentation Program (DURIP) 2023 für Anschaffungen rund um die Metall-3D-Druck-Technologie. Das Stipendium soll die Entwicklung neuer Materialien für die additive Fertigung unterstützen. Wir fassen das Wichtigste zur geplanten Forschung an der Computerized Additive Friction Stir Deposition (AFSD) zusammen.
Das spanische 3D-Druck-Unternehmen BCN3D bringt drei Jahre nach der Einführung seiner Epsilon-Serie eine verfeinerte Version seiner 3D-Drucker-Reihe auf den Markt. Das Update bietet einige Neuerungen wie zum Beispiel eine bessere Belüftung, neue Elektronik sowie lokalen Netzwerkzugriff. Wir stellen die Neuheiten der Epsilon 3D-Drucker-Serie von BCN3D einmal vor.
Wissenschaftler der University of Virginia, der Carnegie Mellon University und der University of Wisconsin-Madison haben mit Hilfe von neuronalen Netzen und Deep-Learning-Techniken ein Echtzeit-Detektionssystem zur Erkennung von Schlüssellochporen beim Laser-Pulverbett-3D-Druckverfahren (LPBF) entwickelt. Damit lassen sich Porendefekte bei additiv hergestellten Metallkomponenten erkennen und kann vor allem bei der Luft- und Raumfahrt das LPBF-3D-Druckverfahren noch weiter voranbringen.