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 Wärmeaustauscher ist ein wichtiger Bestandteil in vielen Geräten, wie zum Beispiel dem Kühlschrank oder der Heizung. Dr. Tim Huber und Professor Conan Fee, zwei Forscher der UC School of Product Design, haben sich mit dem Thema auseinandergesetzt und eine neue Metall-3D-Druckmethode zur Herstellung von Hochleistungswärmetauschern entwickelt.
Desktop Metal hat vom vom US Patent and Trademark Offic die vor einiger Zeit eingereichten Patente für ihre innovative Technologie zum einfachen Entfernen von Stützstrukturen beim Metall-3D-Druck erhalten. Die Stützstrukturen sind sowohl im Desktop Metal Studio System, als auch im Production System zu finden. Erst kürzlich erhielt das US-Startup eine hohe Millionensumme namhafter Konzerne. Diese dürften jetzt nach den Patentgenehmigungen die weitere Entwicklung der Desktop Metal Systeme stark vorantreiben.
Der chinesische 3D-Drucker-Hersteller CoLiDo hat mit dem AMSS einen Metall-3D-Drucker angekündigt, der 80% weniger kosten soll als vergleichbare Metalldrucker bei gleichzeitig deutlich schnelleren und besseren Druckergebnissen. Auf der CES 2018 soll der AMSS erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt werden. Wir werfen schon vorab einmal einen Blick auf das Gerät.
Österreichischen Forschern der Uni Graz ist die Gewinnung von dem Wirkstoff Fluoroform aus Treibhausgas gelungen. Mit Fluoroform kann die Schlafkrankheit behandelt werden und zählt laut WHO zur Liste der „Essential Medicines“ (unentbehrlichen Medizin). Geholfen hat den Forschern ein selbst entwickelter Reaktor, der mit Hilfe von Metall-3D-Druck exakt nach den Bedürfnissen der Forschern hergestellt wurde.
Materialise hat mit „e-Stage for Metal“ eine Software vorgestellt, die eigenen Angaben zufolge „wegweisend“ für den Markt und Anwender von 3D-Metalldruckern ist. Die Software kann Stützstrukturen für zu druckenden Metallobjekte automatisch generieren, was eine Zeitersparnis von bis zu 90% möglich macht.
Einem internationalen Forscherteam gelang es, eine neue SLM 3D-Drucktechnik mit Edelstahl zu entwickeln. Während andere Materialien bereits dehnbar sind, war dies bei Edelstahl bislang nicht der Fall. Mit dem neuen Verfahren gelang es nunmehr, eine hohe Festigkeit und Dehnbarkeit zu ermöglichen. Anwendung finden könnte das Verfahren unter anderem in der Luft- und Raumfahrt-, aber auch in der Automobilindustrie.
Der Hersteller von 3D-Software, Messtechnik und Bildgebungslösungen FARO Europe hat eine neue Version der PointSense Software auf den Markt gebracht. Diese trägt die Bezeichnung PointSense 18.5 und soll zu einer Beschleunigung der Punktwolkenmodellierung in Revit und AutoCAD beitragen. Zugleich biete sie neue Deformationsanalyse- und Fittingwerkzeuge.
Beim erst kürzlich neu vorgestellten BMW i8 Roadster wird ein Metallteil aus dem 3D-Drucker eingesetzt. Das Bauteil erreicht dank 3D-Druck eine Gewichtsreduktion von 40 Prozent. Bei dem Bauteil, welches in Serie hergestellt werden soll, handelt es sich um eine Halterung der Verdeckabdeckung.
Auf der formnext 2017 hat Teknodizayn seine 3D-Druckplattform „LOOP“ vorgestellt. Sie bietet eine hohe Wiederholgenauigkeit und Stabilität. Geht es nach Teknodizayn, wird LOOP neue Standards für die Serienfertigung definieren und kann mit seinem patentierten System der industriellen Serienfertigung gerecht werden. Wir stellen das 3D Continuous System LOOP einmal genauer vor.
Der neue 3D-Drucker TRUMPF TruPrint 5000 arbeitet mit dem Multilaserprinzip und erreicht damit Herstellerangaben zufolge Spitzenzeiten in der 3D-Druck-Fertigung. Auf der formnext 2017 wurde das Gerät jetzt präsentiert.
Auch das Dieburger Unternehmen OR Laser war auf der formnext 2017 vertreten. Hier präsentierte es sein Cloud Manufacturing Konzept, den 3D-Drucker ORLAS CREATOR hybrid sowie ORLAS CUBE.
Auf der formnext 2017 präsentierte das Unternehmen Xact Metal seinen neuen XM300 Metall-3D-Drucker. Dieser kann mit zwei oder vier unabhängigen Faserlasern ausgestattet werden und einige weitere interessante Features.
Airbus und Arconic arbeiten zusammen, um den Metall-3D-Druck für den Flugzeugbau mit Titan- und Nickel-Objekten weiterzuentwickeln. Mehrere Kooperationsverträge wurden geschlossen und hohe Geldbeträge investiert, wurde im Zuge der formnext 2017 öffentlich. Die Forschungsarbeit geht gut voran und Prozesse wie Ampliforge bringen die Kooperationspartner dem Ziel näher, die additive Fertigung noch tiefer in die Fertigungsprozesse der Flugzeughersteller zu verwurzeln.
Vor Kurzem brachte BASF das Ultrafuse 316LX Filament auf den Markt. Dieses Material wird aus einem Polymer gefertigt, dem Edelstahlpartikel hinzugefügt wurden. Das Filament wurde nun von Apium Additve Technologies mit dessen FFF 3D-Druckern umfangreichen Tests unterzogen.
SLM Solutions hat auf der formnext 2017 seinen neuen Metall-3D-Drucker SLM 800 vorgestellt und konnte für dieses Druckermodell bereits einen Großauftrag über 20 Einheiten erfolgreich abschließen. Wir stellen den SLM 800 einmal genauer vor.
Neben zahlreichen weiteren Unternehmen ist auch die XJet Ltd. auf der formnext 2017 in Frankfurt am Main vertreten. Hier kündigte das Unternehmen eine Intensivierung des Kommerzialisierungsprozesses und den Launch des additiven Fertigungssystems Carmel an. Das erste neue Carmel 3D-Druck-System wird bereits auf der Messe demonstriert.
Das von Optomec Inc. entwickelte LENS-System soll eine erschwingliche additive und subtraktive Verarbeitung von reaktiven Metallen ermöglichen. Dafür werden unter anderem eine hermetisch abgedichtete Kammer und ein Gasreinigungssystem genutzt. Insgesamt umfasst das Maschinen-Tool vier verschiedene Anlagen.
Das australische Unternehmen SPEE3D hat angekündigt, mit dem LightSPEE3D einen Metall-3D-Drucker auf den Markt zu bringen, der die Objekte mit einer bis zu 1.000 mal höheren Geschwindigkeit binnen weniger Minuten drucken kann, als dies mit konventionellen Metall-3D-Druckern der Fall sei.
Forschern des Lawrence Livermoore National Laboratory und weiterer weltweiter Forschungseinrichtungen gelang die Entwicklung eines neuartigen 3D-Druckverfahrens, das die Fertigung flexiblerer Edelstahlstrukturen ermöglicht. Dies sorgt für eine höhere Bruchfestigkeit des Materials.
Zusammen mit Liebherr hat der 3D-Drucker-Hersteller EOS mit Hilfe von Metall-3D-Druck einen Ventilblock für die primäre Flugsteuerung für den Airbus A 380 entwickelt, der die gleiche Leistung wie das konventionelle Bauteil bietet aber 35 Prozent weniger Gewicht aufweist und aus weniger Einzelteilen besteht. In dieser Fallstudie stellen wir den gesamten Produktentwicklungsprozess einmal genauer vor.