In den letzten Jahren hat der 3D-Druck enorm an öffentlicher Aufmerksamkeit gewonnen und ist für die Hightech-Strategie der Bundesregierung, das Zukunftsprojekt Industrie 4.0, ein wichtiger Baustein. Dabei stehen im Vordergrund zwei Merkmale des 3D-Drucks: Fertigung direkt aus einem CAD-Modell – einer digitalen Konstruktionsdatei sowie die Herstellung komplexer Geometrien mit Innen- und Hohlstrukturen ohne zusätzliche Werkzeuge. Daran beteiligt sich im großen Maße die Fraunhofer-Gesellschaft, da der 3D-Druck im Vergleich zu werkzeugabhängigen und klassischen subtraktiven Fertigungsverfahren grundlegende Veränderungen im Entwicklungs- und Produktionsprozess darstellt.
Die Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung ist die größte Organisation europaweit, die sich auf angewandte Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen spezialisiert hat. Sie betreibt mehr als 80 Forschungseinrichtungen, darunter 67 Institute und beschäftigt mehr als 25.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Die Gesellschaft wurde im Jahr 1949 von Joseph von Fraunhofer gegründet. Das Ziel der Gesellschaft ist es, anwendungsorientierte Forschung zum Vorteil der Gesellschaft und zum unmittelbaren Nutzen für Unternehmen durchzuführen.
Mit über 40 Standorten in ganz Deutschland verfügt die Fraunhofer-Gesellschaft über ein jährliches Forschungsvolumen von 2,3 Milliarden Euro, wobei auf den Leistungsbereich Vertragsforschung knapp 2 Milliarden Euro fallen. Die Fraunhofer-Gesellschaft erwirtschaftet über 70 % dieses Leistungsbereichs mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten und mit Aufträgen aus der Industrie. Der Rest wird von Ländern und Bund beigesteuert, um die nötigen Finanzmittel bereitzustellen. So haben die Institute die Möglichkeit, sich in den Bereichen der Wirtschaft und Gesellschaft auf Problemlösungen vorzubereiten, die möglicherweise in fünf oder zehn Jahren aktuell sein werden.
Auch im Bereich des 3D-Drucks ist die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten sehr aktiv. So hat beispielsweise das Fraunhofer IPA einen Entgratteller entwickelt. Das Fraunhofer IGD schuf eine sechs Meter lange Scan-Straße, mit der historische Objekte vermessen und somit für die Nachwelt erhalten werden können.
Da die industrielle Revolution „Industrie 4.0“ erst am Anfang steht, werden Digitalisierung und sicher auch der 3D-Druck eine bedeutende Rolle spielen. Die Fraunhofer-Gesellschaft wird sich mit ihren Instituten auch weiterhin aktiv an Forschungen in diesem Bereich beteiligen. Der 3D-Druck ist auch für viele andere Gesellschaften und Forschungsunternehmen interessant, weil man hier Lösungen für aktuelle Produktionsprobleme in Hinsicht der Zeit, Kosten und Herstellungsmöglichkeiten zu finden erhofft. Bisher brachte der 3D-Druck enorme Vorteile in der Automobilindustrie, im Militär, der Medizin und vielen anderen Bereichen mit sich und resultierte mit kostengünstigeren und schnelleren Produktionsprozessen – sogar auch bei Kleinserien, die bisher bei konventionellen Herstellungsverfahren unwirtschaftlich waren.
Auf dieser Seite werden Sie über Neuentwicklungen informiert, die von der Fraunhofer-Gesellschaft und ihren Partnern im Bereich der 3D-Drucker geschaffen wurden, aber auch über anstehende Projekte, an denen die Gesellschaft beteiligt ist. Hier erscheinen Artikel über Erfindungen und Weiterentwicklungen, die eines der Fraunhofer Institute vorangetrieben hat. Möchten Sie sich noch umfassender mit dem Thema 3D-Druck auseinandersetzen, empfehlen wir Ihnen unseren Newsletter zu abonnieren.
Forscher des Fraunhofer IAPT demonstrierten anhand eines mit 3D-Druck hergestellten Gelenkarms für die Automobilindustrie, wie sich diese optimieren und dadurch kosten- und zeiteffizienter herstellen lassen. Mit einem eigens entwickelten Software-Tool identifizierten sie dazu zuerst das geeignete Bauteil. Der „Design to Cost“-Ansatz brachte eine deutlich günstigere Fertigung des Gelenkarms.
Auch der FDM-3D-Druck, also das Drucken mit Filament, gewinnt in der industriellen Fertigung zunehmend an Bedeutung. Additive wie Farb- und Duftstoffe, Füll- und Schmierstoffe oder Biozide verleihen den 3D-gedruckten Objekten unterschiedliche Eigenschaften. Um eine Lösung für die optimale Einarbeitung dieser Additive zu entwickeln, haben das Fraunhofer IAP und das SKZ ein Projekt gestartet.
Forscher des Fraunhofer IKTS erhielten von der Dresdner Porzellansammlung eine Anfrage zur Restaurierung einer wertvollen Prunkvase mit Hilfe von 3D-Druck. Es entstand das Projekt „RestaurAM“, das mit weiteren Partnern aus Sachsen jetzt nach drei Jahren Forschungsarbeit die Möglichkeit bietet, alte Kunstschätze mit 3D-Druck zu restaurieren. Wir stellen das Projekt einmal genauer vor.
Das Fraunhofer ILT nutzt für die Nachbearbeitung von mit LPBF-3D-Druck hergestellten Komponenten die Nachbearbeitungsmaschine ENESKApostprocess von joke Technology. Anwender werden damit vor gesundheitsschädlichen Materialien sowie möglichen Explosionen oder Verpuffungen geschützt. Der Hersteller zeigt sich über das positive Feedback des Fraunhofer ILT erfreut und nutzt dies, um seine Produkte weiter zu verbessern.
Das Fraunhofer IPT hat gemeinsam mit der FH Aachen und dem Unternehmen Präwest eine teils mit dem 3D-Drucker hergestellte, neue MMX-Wasserstoff-Brennkammer für die Luftfahrt entwickelt. Diese soll weniger Stickstoffoxid abgeben und ist mit 3D-Druck auch kostengünstiger in der Produktion. Wir stellen das Projekt einmal vor.
Ein internationales Forscherteam rund um das Fraunhofer IWS baut im Rahmen eines EU-Forschungsprojekts einen Teilchenbeschleuniger aus 3D-gedruckten Kupferkomponenten. Dadurch wird dieser leichter, handlicher und erschwinglicher. Für die Herstellung schmelzen die Forscher reines Kupferpulver mit einem grünen Laser auf und stellen die Komponenten additiv her.
Das Fraunhofer ILT arbeitet mit Industriepartnern wie der Deutschen Bahn an einer mit KI- und 3D-Druck-Lösung, um sicherheitsrelevante Funktionen in der Bahntechnik besser überwachen zu können. Das Projekt „SenseTrAIn“ soll die Zukunft der Wartung und Instandhaltung bei der DB Systemtechnik GmbH verbessern und für mehr Sicherheit sorgen. Außerdem soll der Austausch von noch funktionierenden Komponenten in starren Wartungsintervallen vermieden werden.
Das US-börsennotierte Unternehmen The ExOne Company (ExOne) gilt als einer der führenden Anbieter von industriellen Metall-3D-Druckern, die mit der Binder-Jetting-Technologie arbeiten. In Zusammenarbeit mit dem deutschen Fraunhofer-Institut IFAM, die bereits seit mehr als 20 Jahren besteht, arbeitet ExOne aktuell an unterschiedlichen CleanFuse-Versionen, die sich auch für die Verarbeitung reaktiver Materialien wie Titan und Aluminium eignen.
Forscher des Fraunhofer IGD haben eine neue Methode entwickelt, mit der sie die Effizienz des 3D-Drucks bei nativer Geräteauflösung erhöhen. Gerade bei Multi-Material-Jetting und PolyJet-Druckern soll diese Herangehensweise geeignet sein. Feinste Texturen sollen mit dem 3D-Druckertreiber „Cuttlefish“® effizient und robust bei verringerter Dateigröße möglich sein.
Deutsche Forscher am Fraunhofer Institut für angewandte Datenverarbeitung (IGD) haben den von ihnen entwickelten Cuttlefish-3D-Druckertreiber, der für den Einsatz in PolyJet-Vollfarb-Multimaterial-3D-Druckern von Stratasys vorgesehen ist, optimiert und arbeitet zusammen mit dem US-amerikanischen 3D-Druck-Unternehmen an zukünftigen Software-Erweiterungen. Beim gegenwärtigen Update wurden Algorithmen verbessert und neue hinzugefügt.
Das Fraunhofer IWS untersucht im Rahmen des „ShapeAM“-Projekts die Arbeit mit dem Coherent Beam Combining-Verfahren. Dabei erzeugt ein 13-Kilowatt-Laser im Betrieb schnell unterschiedliche Energieverteilungsmuster. Die ausführlichen Tests sollen mögliche Anwendungsbereiche evaluieren, zu denen auch die additive Fertigung zählt.
Das Fraunhofer IPA hat in dem Forschungsprojekt „Elektronische Funktionsintegration in additiv gefertigte Bauteile“ den 3D-Druck eines individuellen Sensorgehäuses für induktive Näherungssensoren in der Automatisierungstechnik untersucht. Dabei setzte es auf den teilkristallinen Kunststoff Polybutylenterephthalat (PBT), der bisher noch nicht für den 3D-Druck eingesetzt wurde. Das Material wurde mit dem additiven Fertigungssystem „freeformer“ von ARBURG aufbereitet.
Die beiden Fraunhofer-Institute IWS und IWU kooperieren beim Projekt „Additive Technologien für Medizin und Gesundheit“ (ATeM) mit dem Center for Additive Manufacturing (CAMT) der polnischen TU Breslau. Gemeinsam wollen sie innovative Lösungen für den 3D-Druck in der Medizintechnik entwickeln. Finanziell unterstützt wird die Arbeit vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
Das Fraunhofer IPA und die inomed Medizintechnik GmbH haben gemeinsam eine Methode gesucht, ein neurochiurgisches Stereotaxiesystem ohne den Einsatz von für die Bildgebung störenden Materialien zu entwickeln. In ihren Untersuchungen fanden sie ein 3D-Druckverfahren, das ihnen als besonders geeignet erschien. Nun wollen sie die Fertigungstechnik und das Produktdesign optimieren.
Das Fraunhofer IOF hat eine Methode entwickelt, mit der spiegelnde, durchsichtige oder schwarze Objekte erfasst werden können. Dafür wurde der MWIR-3D-Sensor entwickelt, der eine Messung durch Wärmestrahlung ermöglicht. Eine aufwendige Vorarbeit durch Besprühen mit Lack oder Ähnlichem entfällt mit dem neuartigen 3D-Scan-Verfahren. Die Methode könnte es unter anderem ermöglichen, dass Roboter 3D-Objekte selbstständig erkennen und greifen können.