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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Die für ihre hochwertigen Titanfahrräder bekannte US-Fahrradmanufaktur Kingdom Bike hat die Prototypen seiner neuen Titan-Bikes vorgestellt. Diese wurden aus nur wenigen Teilen hergestellt und nahezu vollständig mit dem 3D-Drucker gedruckt. Jetzt beginnt die Testphase für die 3D-gedruckten Titanräder.
Der 3D-Druck-Dienstleister ZARE wird Mehrheitseigner beim italienischen 3D-Druck-Unternehmen Proxera. Damit steigt ZARE in den 3D-Druck von komplexen, chirurgischen Metallimplantaten ein. Proxera wird weiterhin eigenständig agieren.
Das INEOS TEAM UK ist ein britisches Segelteam, welches sich das ehrgeizige Ziel gesetzt hat, eines Tages den America’s Cup zu gewinnen. Um das Ziel zu erreichen, war es notwendig, wichtige Strukturkomponenten zu optimieren. Dafür empfahl es sich auch 3D-Druck einzusetzen. Dank intelligenter, automatisierter Designiterationen, 3D-Druckern von Renishaw und der Siemens AM Software gelang dem Team eine Gewichtsreduktion von 26% zu erreichen.
Das indische 3D-Druck-Unternehmen Intech Additive Solutionshat die Markteinführung seiner Großformat-Metall-3D-Drucker der Serie „iFusion LF“ angekündigt. Die industriellen 3D-Drucker dieser Serie ermöglichen mit einem Bauvolumen von 450 x 450 x 450 mm den 3D-Druck großformatiger Metallteile und sollen geringe Kosten pro produziertem Teil verursachen. Zu den ersten Kunden der iFusion LF-3D-Drucker zählt das indische Luft- und Raumfahrtunternehmen Poeir Jets.
Die französische Naval Group hat seinen bisher größten mit 3D-Druck hergestellten Propeller für den Einsatz in einem Marineschiff vorgestellt. Dabei kam das DED-basierte Metalldrahtfusionsverfahren zum Einsatz. Der 3D-gedruckte Propeller hat eine Spannweite von 2,5 Metern und besteht auf fünf Blättern zu je 200 Kilogramm Gewicht. Das Unternehmen plant zukünftig weitere Schiffskomponenten mit Hilfe von 3D-Druckern herzustellen.
Das österreichische 3D-Druck-Unternehmen Incus GmbH hat 2019 sein Hammer Lab35-3D-Druck-System auf der formnext vorgestellt. Die lithografiebasierte AM-Lösung wird seit 2020 in Serie produziert. Von der Universität Pforzheim und dessen Ausgründung Metshape erhält Incus laufend Feedback, um das Hammer Lab35-3D-Druck-System laufend zu optimieren.
Das US-amerikanische Unternehmen NUBURU hat sieben neue Patente aus dem In- und Ausland mit Bezug auf die Additive Fertigung erhalten. Die Patente gehören zum NUBURU-Grundpatent „3D-Druckgeräte und -methoden“ und wurden sowohl vom US-Patentamt als auch außerhalb der USA bestätigt. Die „Blaue Lasertechnologie“ von NUBRU, als Kerntechnologie der Patente, arbeitet laut dem Unternehmen viermal schneller als herkömmliche Methoden.
Das CERN optimiert derzeit seinen großen Hadronen-Speicherring in mehreren Bereichen. Dazu gehörte auch die Verbesserung der Kühlkomponenten. Um die Temperatur auf -40 Grad Celsius herunter zu reduzieren, hat das CERN gemeinsam mit 3D Systems und dem Nikhef jetzt mit 3D-Druck individuell produzierte Komponenten hergestellt.
Das brasilianische Technologieunternehmen Infocus Laser Systems wird künftig Metall-3D-Drucker von SPEE3D vertreiben. Damit expandiert das australische Metall-3D-Druck-Unternehmen weiter im südamerikanischen Raum. In Brasilien wird sich Infocus um alle Kundenbelangen kümmern, vom Kundendienst über die Installation der 3D-Drucker bis hin zum Support.
Das australische Unternehmen Synthetic Metal hat ein Polymer entwickelt, das über elektrische und thermische Leitfähigkeit verfügt und mit einem 3D-Drucker verarbeitet werden kann. Die Eigenschaften des robusten Polymers entsprechen dem von Metall. Synthetic Metal gibt vielfältige Einsatzmöglichkeiten für das neue 3D-Druck-Material in Aussicht, wie zum Beispiel in der Medizin, der Verteidigung und der Industrie.
Das finnische Unternehmen für Schiffsbau und Energie Wärtsilä wurde im Vorjahr durch die additive Fertigung eines Hebewerkzeugs in der 3D-Druck-Branche bekannt. Jetzt berichtet das Unternehmen, dass es kritische Schiffsmotorkomponenten mit dem 3D-Druck hergestellt hat. Damit ist es in der Lage, die benötigten Komponenten nur noch bei Bedarf produzieren zu müssen und einen deutlichen Teil der Kosten zu senken.
Das größte Verteidigungsunternehmen der Welt, Lockheed Martin, wird das auf die Additive Fertigung spezialisierte Unternehmen AeroJet Rocketdyne übernehmen. Lockheed Martin plant so seine Position im 3D-Druck von Metallkomponenten für die Raumfahrt zu stärken und sich so noch weiter auf die Fertigungstechnologie der Zukunft zu konzentrieren. Der ist für das 2. Halbjahr 2021 geplant.
Desktop Metal hat begonnen seinen P-1 3D-Druckers auszuliefern. Zu den ersten Kunden und Anwendern des P-1-Metall-3D-Druck-Systems zählt der US-amerikanische Automobilhersteller Ford. Im zweiten Halbjahr 2021 soll das größere System P-50 folgen, an dem sich der seit Kurzem an der Börse notierte 3D-Drucker-Hersteller selber messen will.
Der deutsche 3D-Drucker-Hersteller SLM Solutions hat mit NXG XII 600 seinen neuesten industriellen 3D-Drucker für den Metall-3D-Druck vorgestellt. Der deutsche Sportwagenhersteller Porsche hat mit dem 3D-Druck-System jetzt ein komplettes E-Antriebsgehäuse hergestellt.
Das Wire-Based Additive Manufacturing, kurz WAM, ist für zahlreiche Experten eine wesentliche Schlüsseltechnologie und Herstellungsverfahren im Rahmen der Additiven Fertigung. Das LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen des AIT Austrian Institute of Technology erhielt jetzt eine Förderzusage für das COMET-Projekt „We3D“ mit einem Gesamtvolumen von 5,3 Millionen Euro. Damit kann das Institut sein Forschungsvorhaben umsetzen und die WAM-Technologie verbessern.
Das südkoreanische Unternehmen RYUJINLAB plant einen 3D-Druck-Service für Objekte aus Metall. Die Objekte werden mit einem selbst entwickelten Metall-3D-Drucker von RYUJINLAB hergestellt, der dem Unternehmen zufolge mit weltweit bekannten Unternehmen für Desktop-Metalldrucker, wie Markforged oder Desktop Metal, mithalten können soll.
Das 3D-Druck-Unternehmen Forward AM hat mit dem Ultrafuse® 17-4 PH ein 3D-Druck-Material entwickelt, das sicheren und kosteneffizienten 3D-Druck von Metallteilen in 17-4 Edelstahl mit FFF-Druckern ermöglicht. Das neue Filament ist für Anwendung geeignet, die besonders hohe Anforderungen an mechanische Festigkeit und Härte erwarten. Wir stellen das Ultrafuse® 17-4 PH 3D-Druck-Material von Forward AM einmal genauer vor.
Das österreichische 3D-Druck-Unternehmen Lithoz hat mit dem neuen Multi-Material-3D-Drucker CeraFab Multi 2M30 einen neues 3D-Drucksystem für den 3D-Druck mit Keramik, Metall und Polymeren auf den Markt gebracht. Mit der FGK-Glas/Keramik-GmbH (FGK) gibt es bereits einen ersten Käufer. Dieser wird den 3D-Drucker künftig für Projekte im Kompetenzzentrum Additive Manufacturing 3DK einsetzen. Wir stellen den Lithoz CeraFab Multi 2M30 einmal genauer vor.
Forscher Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) und der NASA arbeiten an einem Solarantriebssystem, mit dem Raumschiffe im Weltall noch schneller vorankommen sollen. Dazu müssen sie jedoch sehr nahe an die Sonne heran. Ein sehr hitzebeständiges Metallschild aus dem 3D-Drucker soll das Vorhaben unterstützen und der extremen Hitze standhalten.
Das US-amerikanische Unternehmen für Energieerzeugungstechnologie BWX Technologies arbeitet gemeinsam mit dem Oakridge National Laboratory (ORNL) an fortgeschrittenen Reaktortechnologien. Mit der Fähigkeit, Hochtemperaturlegierungen und feuerfeste Metalle additiv herzustellen, sind sie in ihrer Arbeit einen bedeutenden Schritt weitergekommen. Die Forscher streben an die Leistung und Halbwertzeit eines Reaktors zu verbessern, bei gleichzeitig erschwinglichen Herstellungskosten.