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 3D-Druck-Unternehmen Desktop Metal und Siemens gehen eine Partnerschaft ein. Im Rahmen dieser wollen sie die Vorteile der AM 2.0-Technologien fördern. Außerdem sollen verstärkt Siemens-Technologien in die 3D-Druck-Systeme von Desktop Metal integriert werden. Dabei konzentrieren die Partner sich vor allem auf das Binder Jetting-Metall-3D-Druckverfahren.
Das 3D-Druck-Unternehmen Farsoon Technologies stellt zwei neuen Versionen seines vor zwei Jahren vorgestellten 3D-Druck-Systems FS621M vor. Mit den FS621M Pro und FS621M-U-4 Großformat-3D-Druckern hat sich Farsoon mit dem Kundenfeedback auseinandergesetzt und neue, erweiterte und vor allem auch verbesserte 3D-Drucker-Versionen entwickelt, die für den AMEA- und US-Markt für Pilotkundenanwendungen bestimmt sind.
Das Hamburger Beratungsunternehmen AMPOWER hat in einer Studie die Nachhaltigkeitspotenziale von Metall-3D-Druck-Technologien untersucht. Dabei zeigte sich, dass es keine allgemeine Antwort darauf gibt, welche Fertigungstechnologie den niedrigsten CO2-Fußabdruck hat. Gab aber auch Verbesserungsvorschläge.
Der Radsport-Profi Filippo Ganna erzielte mit seinem Pinarello BOLIDE F HR 3D Bike, das größtenteils in 3D-gedruckt wurde, einen neuen Weltrekord. Der 3D-gedruckte Rahmen wurde speziell für den Rekordversuch hergestellt. Gedruckt wurde mit der hochfesten Legierung Scalmalloy auf einem EOS M400 3D-Drucker.
Die beiden Unternehmen AddUp und Interspectral arbeiten im Rahmen einer Unternehmenskooperation an neuen Software-Lösungen für ihre Produkte. Gemeinsam wollen sie neue Versionen des AM Explorers und eine Schmelzbad-Überwachungslösung auf den Markt bringen.
Das 3D-Druck-Unternehmen Seurat Technologies erhielt drei Absichtserklärungen von globalen Herstellern mit einem Volumen von über 25 Tonnen 3D-gedruckter Metallteile. Diese Menge übersteigt die bisherigen Produktionskapazitäten des Unternehmens deutlich. Aufgrund der zusätzlich stark wachsenden Nachfrage an Bauteilen aus dem Metall-3D-Drucker wird Seurat Technologies seine Produktionsmöglichkeiten um weitere Produktionsfabriken erweitern und schafft so Kapazitäten für 500 Tonnen 3D-gedruckter Metallteile pro Jahr.
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.
Das US-Unternehmen The Virtual Foundry stellt sein neues Filamet-Evaluierungskit vor. Dieses enthält sämtliche Verbrauchsmaterialien die für den 3D-Druck eines Metallteils mit einem Desktop-3D-Drucker erforderlich sind. Wer keinen Brennofen hat, kann es an The Virtual Foundry zurückschicken und es dort fertigstellen lassen.
Das spanische Unternehmen GH Induction hat mit 3D-Druck seine bisher größte Spule aus reinem Kupfer hergestellt. Dies gelang dem Unternehmen, indem es die Z-Achse im Bauvolumen seines Arcam EBM-3D-Druck-Systems auf 350 mm verdoppelte. Wir stellen die Vorgehensweise und Arbeit von GH Induction, bei der Herstellung der 3D-gedruckten Spule, einmal vor.
Der australische Metall-3D-Drucker-Hersteller SPEE3D hat mit dem XSPEE3D einen neuen All-In-One-Metall-3D-Drucker vorgestellt, der in einem Container transportiert und für den 3D-Druck in einem geschützten Raum eingesetzt werden kann. Der 3D-Druck-Container ist komplett ausgestattet mit allem, was für einen Produktionsstart notwendig ist. SPEE3D gibt an, dass das System vor allem für den Einsatz in der Verteidigungsbranche entwickelt wurde.
Das belgische Fertigungsunternehmen Amnovis integriert das DMP Flex 350 Dual 3D-Druck-System von 3D Systems in seinen Arbeitsablauf. Das System bietet mehr Produktivität für seine Produkte aus der Medizintechnik und der Industrie. Wir fassen das Wichtigste zusammen.
Schweizer Forscher von der ETH Zürich haben eine Methode zum 3D-Druck von Salzgerüsten vorgestellt. Mithilfe dieser Salzgitter lassen sich unter anderem Leichtmetallteile herstellen. Die 3D-Druck-Methode eignet sich unter anderem für die Kieferchirurgie und die Raumfahrt. Zur Kommerzialisierung wurde das Start-up „Sallea“ (Salt leaching) gegründet.
In einer Fallstudie demonstriert Mantle wie das Unternehmen Fathom Manufacturing mit der Metall-3D-Druck-Technologie von Mantle 45 % an Zeit bei der Herstellung von Produktionswerkzeugen spart. Die EDM-Oberflächenveredelung dauert statt 100 Stunden nur noch 27 Stunden. Wir fassen die Inhalte der Fallstudie einmal zusammen.
Der Materialhersteller IperionX eröffnet seine erste Demonstrationsanlage für Titan in Halifax County, Virginia, USA. Das zu 100 % recycelte Titanpulver soll mithilfe von 100 % erneuerbaren Energien produziert werden und im Metall-3D-Druck eingesetzt werden. In den kommenden Jahren soll der Platz in der Anlage außerdem verdoppelt werden.
Die beiden Unternehmen GKN Aerospace und Northrop Grumman erreichen einen Meilenstein bei der additiven Fertigung von Flugzeugstrukturkomponenten aus Titan. Mit einem 2,5 Meter langen Bauteil demonstrieren sie ihre neuesten Metall-3D-Druck-Fähigkeiten für großformatige Metallobjekte. Es handelt sich dabei um die bisher größte additiv gefertigte Flugzeugstruktur von GKN Aerospace.
PrintSky, das Joint Venture zwischen den Unternehmen Sogeclair und AddUp, wurde von Collins Aerospace ausgewählt, um an seinem Forschungsprogramm für eine neue Generation von Betätigungssystemen teilzunehmen. Für komplexe Systeme, wie eine elektrochemische Betätigung, ist die additive Fertigung ein geeigneter Ansatz, seine Produktion kostengünstiger und schneller zu gestalten.
Ein Team von Forschern aus den USA haben Möglichkeiten untersucht, stärkere Alternativen für den 3D-Druck von rostfreiem Edelstahl zu finden. Produzierende Unternehmen, die 17-4-Edelstahl einsetzen, könnten damit ihre Herstellungskosten senken und ihre Produktionsflexibilität erhöhen. Wir stellen die bisherigen Forschungsergebnisse einmal vor.
Das britische Unternehmen Rivelin Robotics stellt auf der bevorstehenden Formnext 2022 seine NetShape-Roboter für die automatisierte Nachbearbeitung für den Metall-3D-Druck vor. Diese sollen den Postprocessing-Prozess deutlich beschleunigen, vereinfachen und gleichzeitig bei gleichbleibende Qualität für geringere Stückkosten sorgen.
Der Hersteller von Nachbearbeitungslösungen für den professionellen 3D-Druck, AM Solutions, gibt bekannt, dass das National Manufacturing Institute Scotland (NMIS) zukünftig die M1-Basic-Nachbearbeitungstechnologie von AM Solutions einsetzen wird. Diese wird es als Teil eines Forschungsprojekts mit Fokus auf Metal Additive Manufacturing (Metall-3D-Druck) nutzen.
Der französische Nuklearenergiedienstleister Framatome hat die ersten Edelstahl-Ankerplattengitter aus einem 3D-Drucker im schwedischen Kernkraftwerk Forsmark installiert. Diese wurden mit KSB SE & Co. KgaA im Rahmen eines mehrjährigen Bestrahlungsprogramms hergestellt. Der Herstellungsprozess ließ sich durch die additive Fertigung deutlich vereinfachen.