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 US-amerikanische Unternehmen Bertram Dental Lab (BDL) setzt den 3D-Druck bereits sehr erfolgreich für die Herstellung seiner Teilprothesen ein. Für seinen LazerTEK-3D-Druckservice erwirbt das Unternehmen jetzt vier weitere 3D-Drucker vom Typ SLM 280 des deutschen Herstellers SLM Solutions.
Das 3D-Druck-Unternehmen Farsoon stellt mit dem FS200Mx2 einen neuen 3D-Drucker vor. Dieser hat ein Bauvolumen von 425 x 230 x 300 mm und eine duale 500-Watt-Laserkonfiguration. In wenigen Tagen wird er auf der Rapid+TCT 2022 in Michigan erstmals zu sehen sein. Wir berichten was jetzt schon zu dem neuen 3D-Druck-System bekannt ist.
Das 3D-Druck-Unternehmen Elementum 3D hat einen Phase-II-SBIR-Zuschuss von der DARPA zur Entwicklung eines Verfahrens für den 3D-Druck von Rhenium erhalten. Das viertdichteste Element der Welt hat besonders schwierige Eigenschaften für die schichtweise Verarbeitung, die den 3D-Druck mit Rhenium deshalb besonders teuer machen. Elementum 3D soll im Auftrag der DARPA eine 3D-Druck-Lösung finden, mit der Rhenium für die additive Fertigung genutzt werden kann.
Die U.S. Air Force tritt mit General Electric (GE) in die Phase III des „Pacer Edge“-Programms ein. In dieser konzentrieren sie sich auf den 3D-Druck vier veralteter Teilen, darunter Ventilkörper und Getriebesitz. Zum Einsatz kommt der M2 Serie 5 3D-Drucker des Herstellers Concept Laser, im Werk von GE Additive in Cincinnati (USA).
Das Unternehmen Nippon Gases bietet seit neuestem Gase und Ausrüstung für die additive Fertigung an. Das Unternehmen, das zur Nippon Sanso Holdings Corporation gehört, hat ein Angebot vorgestellt, das eine 3DPro-Gasleitung, ein 3DPro-Trockengasrohr, einen 3DPro-Luftreiniger und weitere Teile, für den optimierten 3D-Druck-Prozess in der Industrie, umfasst. Wir stellen die einzelnen Lösungen einmal genauer vor.
Die beiden Unternehmen Essentium und NUBURU kooperieren bei der Entwicklung eines neuen 3D-Druck-Systems mit blauen Lasertechnologie, entwickelt von NUBURU. Der neu entwickelte 3D-Drucker soll in der Lage sein bis zu zehnmal schneller als die Konkurrenz zu drucken. Wir stellen das Konzept einmal vor.
Das US-Unternehmen Chevron geriet aufgrund von verzögerten Zulieferungen und verlängerten Vorlaufzeiten bei der Arbeit an einer Raffinerie in Verzug. Damit zeitnah dringend benötigte, kritische Teile besorgt werden können wandte sich Chevron an Lincoln Electric. Diese unterstützten das Unternehmen mit einer der eigenen Angaben zufolge größten Metall-3D-Druck-Fabriken der Welt.
Das deutsche Bike Magazin hat im Vorjahr ein Projekt gestartet, bei dem es darum ging, ein möglichst umweltfreundliches Fahrrad herzustellen. Daraufhin hat Canyon seinen mit einem 3D-Drucker hergestellten Fahrradprototypen für das „Ride Green – Projekt“ entwickelt. Kürzlich wurde der Prototyp auf der The Cycle Show 2022 in London präsentiert.
Das Rochester Institute of Technology (RIT) hat den Metall-3D-Drucker ElemX von Xerox erworben und installiert. Der ElemX eignet sich für Ersatzteile, Reparaturen und Kleinserienteile. Mit ihm sollen Unternehmen in der Lage sein, die On-Demand-Produktion von Aluminium-Ersatzteilen zu erledigen und dabei Lieferkettenprozesse zu vereinfachen.
Das niederländische Metall-3D-Druck-Unternehmen Additive Industries eröffnete in britischen Filton sein neues Prozessentwicklungs- und Anwendungszentrum. Eröffnet wurde die Einrichtung von Führungspersonen der NASA und der ESA. Wir stellen es einmal genauer vor.
Der 3D-Druck mit gebundenen Metallen sorgt für niedrige Kosten bei der Produktion. Die Marktforscher von SmarTech Analysis haben sich in einer aktuellen Untersuchung das gesamte Marktsegment angesehen und gehen davon aus, dass in diesem Bereich bis 2030 Teile im Wert von 54 Milliarden US-Dollar entstehen. Wir fassen den Bericht zusammen.
Das indische Unternehmen Bharat Fritz Werner hat den 3D-Drucker PHOTON 4000G auf den Markt gebracht. Das Laser-DED-3D-Druck-System ist mit einer 3000 x 3000 x 4000 m großen Argonkammer ausgestattet und soll den wirtschaftlichen 3D-Druck vor allem großformatiger Metallteile ermöglichen. Ab 2023 soll das System weltweit erhältlich sein.
Das Fraunhofer Kompetenzfeld Additive Fertigung präsentiert auf der Rapid.Tech 3D 2022 in Erfurt die neusten Forschungsergebnisse im eigenen Fachforum. Der Fokus liegt dabei auf dem pulverbettbasierten Laserschmelzen (LPBF), welches eine Produktivitätssteigerung um mehr als das Dreifache ermöglichen soll. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.
Das US-Unternehmen 6K Additive hat die Ergebnisse seiner ersten Lebenszyklusanalyse von Pulver für die additive Fertigung bekanntgegeben. Diese soll die quantifizierbaren Umweltauswirkungen zwischen traditionellen Metallpulver-Produktionsmethoden und dem proprietären UniMelt-Prozess von 6K Additive vergleichen. Kunden erhalten mit dieser Studie Informationen, mit denen sie ihre Initiativen zur additiven Fertigung voranbringen können.
Die NASA hat mit der GRX-810-Metalllegierung ein neues 3D-Druck-Material für Anwendungen in Hochleistungssystemen der Luft- und Raumfahrt vorgestellt. Das Material soll Temperaturen von über 1090 °C standhalten. Um die Leistung des Materials zu erreichen, hat die NASA die 3D-Druck-Technologie mit thermodynamischer Modellierung kombiniert.
Das niederländische 3D-Druck-Unternehmen MX3D gab bekannt, dass es einen seiner M1 Metall-3D-Drucker bei der BMW Group installiert hat. Das System ermöglicht es, großflächige Komponenten aus Metall, aus jeder schweißbaren Legierung additiv herzustellen. Wir werfen einen Blick auf die Robotic Wire Arc Additive Manufacturing-Komplettlösung von MX3D und ihren Einsatz bei BMW.
Forscher des Indian Institute of Science (IISc) haben eine Methode entwickelt, um Metallpulver für den 3D-Druck kostengünstiger herzustellen. Bisher zählt die Zerstäubung mit Gas- oder Wasserstrahl zu den am häufigsten verwendeten Methoden. Das mit dem neuen Verfahren effizienter hergestellte Pulver für den Metall-3D-Druck soll den Forschern zu Folge im Vergleich zu herkömmlichen, gaszerstäubten Pulvern wettbewerbsfähig sein.
Der japanische Spezialstahlhersteller Daido Steel bringt sein neues Heißgesenkpulver „DAP-AM HTC“ auf Stahlbasis für die additive Fertigung auf den Markt. Das kobaltfreie Material namens „Daido Alloy Powder for Additive Manufacturing with High Thermal Conductivity“ kann mit dem Laser Beam Powder Bed Fusion-3D-Druckverfahren eingesetzt werden. Wir stellen es vor.
Das in Schweden ansässige Unternehmen Sandvik hat ein Hartmetallpulver für den 3D-Druck von Bauteilen an die besonders hohe Ansprüchen gestellt werden vorgestellt. Mit dem Material lassen sich Teile extrem robuste Teile herstellen, die 20-mal länger als Objekte aus Stahl oder mit verschiedenen Legierungen halten sollen. Bisher wurde Hartmetall nur mit anderen Herstellungsverfahren verarbeitet.
Das schwedische Unternehmen Gränges Powder Metallurgy bringt mit S220 AM seine erste Aluminiumlegierung für den Metall-3D-Druck auf den Markt. Diese eignet sich für das Laser Beam Powder Bed Fusion 3D-Druckverfahren. Wir stellen die Legierung vor.