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 chinesische Unternehmen BLT hat in Zusammenarbeit mit einem europäischen Rennteam Metallbauteile mittels 3D-Druck gefertigt. Ziel war die Optimierung von Gewicht, Festigkeit und Fertigungszeit. Zum Einsatz kamen unter anderem hitzebeständige Legierungen und komplexe Geometrien.
Die Internationale Vereinigung der Klassifikationsgesellschaften (IACS) hat eine neue Empfehlung veröffentlicht, die Standards für den Einsatz additiv gefertigter Metallteile in der maritimen und Offshore-Industrie setzt. Die Richtlinie „Rec. 186“ umfasst Anforderungen von der Konstruktion bis zur Nachbearbeitung und richtet sich an Werften, OEMs und Betreiber.
Die Marine der Republik Korea hat erstmals ein mobiles, robotergestütztes Metall-3D-Drucksystem eingeführt, um Ersatzteile für militärische Fahrzeuge vor Ort zu fertigen. Realisiert wurde das Projekt durch die Zusammenarbeit von AM Solutions aus Südkorea und dem spanischen 3D-Druck-Spezialisten Meltio.
Das Fraunhofer IPA testet auf dem Forschungscampus ARENA2036 einen neuen 3D-Druckprozess für die Automobilindustrie. Mit innovativer Lasertechnologie, einem neuen Kunststoffmaterial und einer KI-gestützten Prozessüberwachung soll die Fertigung von Bauteilen deutlich effizienter werden.
Aurora Labs aus Australien hat die Entwicklung und den Test seiner neuen 3D-gedruckten Mikrogasturbine AU4 abgeschlossen. Die Turbine liefert 40 kg Schubkraft und wurde speziell für UAV-Anwendungen konzipiert. Ab Mitte 2025 ist der Produktionsstart geplant.
Forschende der University of Toronto Engineering haben das AIDED-Framework entwickelt, um die Prozessparameter im metallbasierten 3D-Druck effizienter zu optimieren. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen und genetischer Algorithmusoptimierung soll die Druckqualität bei Laser-DED-Verfahren erheblich verbessert werden.
Bosch investiert knapp sechs Millionen Euro in ein neues Metall-3D-Druckzentrum am Standort Nürnberg. Mit dem hochmodernen NXG XII 600 von Nikon SLM Solutions plant das Unternehmen, komplexe Metallbauteile schneller und effizienter zu fertigen. Dies könnte die Entwicklung und Serienproduktion insbesondere im Automobilbereich erheblich beschleunigen.
Plansee SE hat den Hammer Evo35 von Incus GmbH in seine Produktion integriert, um den 3D-Druck von Refraktärmetallen zu optimieren. Die neue Technologie ermöglicht die Herstellung hochpräziser Bauteile für anspruchsvolle Industrieanwendungen. Dies stärkt Plansees Position als führender Anbieter von Hochleistungsmaterialien.
Dyndrite und Elementum 3D haben mit PermiAM eine neue, patentierte Technologie entwickelt, die es ermöglicht, metallische 3D-Druck-Bauteile mit kontrollierter Permeabilität herzustellen. Diese Methode erlaubt eine gezielte Flüssigkeitsführung innerhalb von Bauteilen und könnte Anwendungen in Hyperschalltechnik, Raketentriebwerken und Rechenzentren verändern. Der Einsatz erfolgt über die Dyndrite LPBF Pro Software.
ACNS wird erster offizieller Integrator des Meltio Engine Blue in Frankreich. In Zusammenarbeit mit Multistation bringt das Unternehmen die WLAM-Metall-3D-Drucktechnologie vom spanischen Unternehmen Meltio in CNC- und Roboteranwendungen. Ziel ist die Erweiterung hybrider Fertigungslösungen für industrielle Anwendungen.
URWAHN hat gemeinsam mit TRUMPF und H+E Produktentwicklung einen innovativen Fahrradrahmen aus Stahl entwickelt, der mithilfe des 3D-Drucks gefertigt wird. Das LPBF-Metall-3D-Druckverfahren ermöglichte eine optimierte Struktur mit höherer Stabilität und geringerem Gewicht. Der Rahmen kombiniert die Langlebigkeit von Stahl mit der Leichtigkeit von Aluminium und ist speziell für Urban- und Gravel-Bikes ausgelegt.
OPPO hat für sein neues faltbares Smartphone Find N5 auf 3D-gedruckte Titan-Scharniere von Bright Laser Technologies (BLT) gesetzt. Dadurch konnte die Bauweise des Scharniers deutlich schlanker und stabiler gestaltet werden. Die verbesserte Technologie trägt zur Langlebigkeit und reduzierten Faltenbildung des Displays bei.
Newport News Shipbuilding hat erstmals eine 3D-gedruckte Ventilverteilerbaugruppe auf einem neuen US-Flugzeugträger installiert. Das Bauteil wurde mit additiver Fertigung hergestellt und soll Bauzeiten verkürzen sowie die Qualität verbessern. Weitere 3D-gedruckte Komponenten sind für kommende Schiffe der US Navy geplant.
Forscher von Naton Biotechnology haben das weltweit erste komplette Knieimplantat mittels Laser-3D-Druck hergestellt. Durch eine optimierte Wärmebehandlung konnten sie die Materialeigenschaften der CoCrMo-Legierung entscheidend verbessern. Die Technologie hat nun die Zulassung der chinesischen Behörden erhalten und könnte die Zukunft orthopädischer Implantate revolutionieren.
Das britische 3D-Druck-Unternehmen Renishaw und das spanische Forschungszentrum IDEKO haben ein neues Renishaw Solutions Centre in Elgoibar eröffnet. Das Zentrum widmet sich der Entwicklung innovativer Fertigungstechnologien, darunter industrielle Messtechnik und Metall-3D-Druck.
Das australische 3D-Druck-Unternehmen Titomic erweitert seine Präsenz in den USA und eröffnet eine neue Produktionsstätte in Huntsville, Alabama. Das Unternehmen will dort seine Kaltgasspritztechnologie für die Serienproduktion von Hochleistungsmetallteilen etablieren. Der Standort wurde gezielt für die Luft- und Raumfahrtindustrie gewählt.
Die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) hat Nikon als Partner für die Entwicklung von Metall-3D-Drucktechnologien für Raumfahrtanwendungen ausgewählt. Ziel ist es, großformatige und hochpräzise Metallbauteile effizienter und kostengünstiger herzustellen.
Materialise hat die EN9100-Zertifizierung für den Metall-3D-Druck in der Luft- und Raumfahrt erhalten. Die Erweiterung des Qualitätssystems ermöglicht es dem Unternehmen, Metallbauteile für Flugzeughersteller und Zulieferer zu produzieren. Die Zertifizierung eröffnet neue Möglichkeiten für die flexible Fertigung und digitale Lagerhaltung in der Branche.
Siemens Digital Industries Software und die University of Michigan haben gemeinsam einen Online-Kurs zum Metall-3D-Druck entwickelt. Der frei zugängliche Kurs auf Coursera vermittelt Grundlagen und praktische Anwendungen der additiven Fertigung mit Metallen. Ziel ist es, Fachkräfte und Interessierte weltweit auf die industrielle Nutzung des 3D-Drucks vorzubereiten.
Moleroda Finishing Systems hat das erste ENESKApostprocess-Nachbearbeitungssystem in Großbritannien an Apex Additive Technologies geliefert. Das System des deutschen Herstellers joke Technology ermöglicht eine sichere Nachbearbeitung von Metall-3D-Druckteilen und reduziert Risiken durch feine Metallstäube. Apex berichtet bereits von erfolgreichen Ergebnissen in der Entfernung von Stützstrukturen, Pulverelimination und Oberflächenbearbeitung.