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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Der australische Metall-3D-Drucker-Hersteller SPEE3D erhielt eine Anfrage von Nissan Australia zum 3D-Druck eines komplexen Ersatzteils für die Wasserpumpe im Motor seiner Fahrzeuge. SPEE3D und Nissan gelang es das benötigte Bauteil zu Teilekosten von 37,12 Euro mit 3D-Druck herzustellen.
Das Raumfahrtunternehmen Agile Space Industries übernimmt das auf Metall-3D-Druck spezialisierte Unternehmen Tronix3D und führt es ab sofort als Agile Additive weiter. Mit der Übernahme soll die Entwicklung, das Design und die Lieferung komplexer, leistungsstarker Luft- und Raumfahrtkomponenten von Agile beschleunigt werden.
Wenn Marines ihre häufig in die Jahre gekommenen Fahrzeuge warten, dann geschieht es nicht selten, dass bei der Lenkradentfernung das Lenkrad bricht, da das bisher verwendete Werkzeug einen hohen Kraftaufwand erfordert. Ein mit 3D-Druck vor Ort und On-Demand herstellbares Tool soll dieses Problem jetzt lösen. Die Standzeit defekter Fahrzeuge sollen sich damit von 25 Tagen auf gar wenige Stunden reduzieren.
Das US-Unternehmen und Hersteller für Antennen und Radarprodukte Optisys profitiert seit Langem von den Vorteilen des 3D-Drucks. Für seine Raumfahrtkomponenten setzt es auf den 3D-Druck mit dem SLM 500 3D-Druck-System von SLM Solutions. Dieses bringt Optisys dank möglicher Topologieoptimierungen leichte und robuste Bauteile, die den rauen Bedingungen im Weltraum standhalten.
Der US-amerikanische 3D-Drucker-Hersteller Desktop Metal konnte den 4140 niedriglegierten Stahl erfolgreich für seine Production System-Plattform qualifizieren. Die Plattform arbeitet mit der Single Pass Jetting-Technologie und ermöglicht schnelle und flexible Herstellungsprozesse in der metallgenerativen Fertigungsindustrie. Es ist das erste Mal, dass der 4140 niedriglegierter Stahl für die Verwendung mit Metall-Binder-Jetting-3D-Drucksystemen qualifiziert wurde.
Das australische Fahrradunternehmen Bastion Cycles hat vor Kurzem ein mit Titan-3D-Druck hergestelltes Fahrrad-Cockpit-System vorgestellt, das mit einer Kombination aus Titanlegierung (Ti6Al4V) und Kohlefaser gedruckt wurde. Neben einer Verbesserung der Flex- und Dämpfungseigenschaften ist es für viele Kunden von Bastion Cycles auch eine Frage der Gesamtästhetik, heißt es vom Unternehmen.
Das französische Unternehmen AddUp hat mit dem FormUp 350 seinen neuesten Metall-3D-Drucker vorgestellt. Die modulare additive Fertigungsmaschine basiert auf der Laser Beam Powder Bed Fusion (PBF-LB)-Technologie und wird in vier Konfigurationen angeboten. Das Gerät soll für alle Arten von Metallpulvern mit feiner oder mittlerer Körnung geeignet sein.
Das 3D-Druck-Unternehmen HBD hat auf der TCT Asia Show 2021 den HBD 350 3D-Drucker für den Einsatz im Kernenergiesegment vorgestellt. Mit dem HBD 350 sollen Unternehmen in der Lage sein 90% an Produktionszeit und bis zu 50% an Produktionskosten einzusparen.
Der US-amerikanische 3D-Drucker-Hersteller Markforged hat seine Geschäftszahlen für das erste Quartal 2021 präsentiert. Das auf Metall-3D-Druck spezialisierte Unternehmen verzeichnete einen Umsatzanstieg von 14,7 % und einen Bruttogewinn von 12,4 Mio. USD. Aktuell arbeitet das Unternehmen weiter an seinem Börsengang.
Das 3D-Druck-Unternehmen AIM3D erhielt für seine Entwicklungen jetzt den Ludwig-Bölkow-Technologiepreis Mecklenburg-Vorpommern 2020. Für die IHK Rostock ist AIM3D ein Paradebeispiel für Unternehmensgründungen aus der Forschung heraus. Mit dem ExAM 255 brachte AIM3D im Jahr 2019 seinen ersten 3D-Drucker auf den Markt.
Protolabs, US-amerikanischer Hersteller von mit 3D-Druck hergestellten Sonderteilen, hat dank enger Zusammenarbeit mit DNV die Zertifizierung „Qualification of Manufacturer“ erhalten. Diese Zertifizierung ist eine wichtige Messgröße im Energiesektor und bietet wichtige Sicherheiten hinsichtlich der Teileleistung und der Gerätesicherheit. 3D-gedruckte Bauteile von Protolabs sind somit auch für die Energie- und Ölsektor zertifiziert.
In Österreich entsteht das bisher schnellste Trainingsflugzeug. Dieses wurde auch mit Hilfe von 3D-gedruckten Komponenten hergestellt. So wurde zum Beispiel für das Treibstoffsystem erstmals auf 3D-Druck gesetzt. Für den Entwickler ist die 3D-gedruckte Lösung elegant und platzsparend und langfristig insgesamt deutlich günstiger.
Der 3D-Drucker-Hersteller AML3D kündigte an die nächste Generation seiner Hybrid-Metall-3D-Drucker für großformatige Metallobjekte zu entwickeln. Zukünftige AM-Maschinen des australischen Herstellers sollen bis zu 30 kg Materialverarbeitung pro Stunde erreichen und sich besonders für industrielle Anwendungen in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt aber auch Schifffahrt oder Energietechnik eignen.
Die deutsche INDEX Gruppe ist neuer Mehrheitseigner von dem 3D-Druck-Unternehmen One Click Metal. One Click Metal stellt günstige Metall-3D-Druck-Systeme her. Das Unternehmen wurde 2019 im Rahmen der Initiative „TRUMPF Internehmertum“ gegründet.
Das britische Luftfahrtunternehmen GKN Aerospace hat für das Ultra-Fan-Triebwerk von Rolls-Royce ein teilweise 3D-gedrucktes Zwischenkompressorgehäuse hergestellt. Das UltraFan-Triebwerk bietet eine 25% höhere Kraftstoffeffizienz und entstand im Rahmen der Clean Sky 2 Rolls-Royce UltraFan ™ -Motor-Demonstrationsprogramm. Nach vollständigen Bodentests in 2022 sollen Flugtests folgen.
Das kanadische Bergbauunternehmen Rio Tinto hat Stahlpulver für den industriellen 3D-Druck entwickelt, das bei der additiven Fertigung bessere mechanische Eigenschaften bietet als traditionelle Fertigungsmethoden, beschreibt der Hersteller sein neues AM-Material. Zusammen mit der deutschen KSB SE & Co. KGaA stellt Rio Tinto mit dem neuen Material bereits unter anderem Bauteile für Gießanlagen her.
Ein Team aus Ingenieuren von GE Additive und GE Aviation hat vier neue Teile für eine Turbine mit dem 3D-Druck hergestellt. Dabei waren Faktoren wie Kosten und Time-to-Market besonders wichtig für die Unternehmen. Die Teile wurden nicht verändern, aber optimiert, wodurch bis zu 35% an Kosten eingespart werden.
Das britische Unternehmen Enable Manufacturing hat ein Vakuum-Additiv-Gussverfahren entwickelt, das bis zu fünfzehnmal günstiger als herkömmliche Metall-3D-Druckverfahren sein soll. Die Herstellungskosten für 3D-gedruckte Metallteile wären damit 80% günstiger als bei der Herstellung mit direktem Metall-Lastersintern (DMLS). Wir stellen das Verfahren vor.
Das an der Börse notierte US-Unternehmen Sigma Labs, ein Anbieter von In-Process-Qualitätssicherungssoftware für den industriellen 3D-Druck, hat mit PrintRite3D 7.0 eine neue Version seiner Echtzeit-Überwachungslösung für den industriellen Metall-3D-Druck vorgestellt. Das Update umfasst Upgrades für vorhandene Funktionen sowie einige neue Funktionen.
Wenn große industrielle Bauteile aus Metall, wie zum Beispiel Gasturbinenschaufeln, mit 3D-Druck hergestellt werden, können innere Spannungen entstehen, die zu Rissen führen können. Daraus folgen dann kostspielige oder gar sicherheitsrelevante Schäden. Einem Team von Forschern der Technischen Universität München ist es jetzt gelungen mit Hilfe von Neutronen diese Spannung zu finden, das Problem so besser zu erfassen und die (additiven) Herstellungsprozesse damit zu verbessern.