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.
Derzeit sind drei Experimente der studentischen Kleinsatellitengruppe KSat e.V. der Universität Stuttgart aus Baden-Württemberg auf dem Weg zur ISS. Um ihre Experimente auf der Reise zur ISS gut schützen zu können, benötigten sie stabile Strukturbauteile aus dem 3D-Drucker. Hierbei konnte ihnen das Fraunhofer IPT erfolgreich helfen.
Forscher des Fraunhofer IWM haben eine Methode zur Simulation der Laser Powder Bed Fusion-3D-Druckverfahrens auf Mikrostrukturebene entwickelt. Damit können sie direkte Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Werkstücke und der gewählten Prozessparameter erkennen. Für das Verfahren kombinierten sie unterschiedliche Simulationsmethoden.
Das Fraunhofer IWU aus Chemnitz in Sachsen hat im Jahr 2019 das SEAM-3D-Druckverfahren entwickelt und vorgestellt. Diese wurde auch beim Industrie-Großformat-3D-Drucker „SEAMHex“ verwendet, der kürzlich auf der Formnext zu sehen war und definitiv einen Blick wert ist. Wir stellen den interessanten SEAMHex 6-Achs-3D-Drucker einmal genauer vor.
Ein Forscherteam aus Deutschland und Australien hat das Projekt „UltraGrain“ mit dem Ziel gestartet, beim draht- und pulverbasierten Laserauftragschweißen eine maßgeschneiderte feinkörnige Mikrostruktur zu erzeugen. Damit sollen mit Laserauftragsschweißen hergestellte Bauteile korrosionsbeständiger sein und verbesserte mechanische Eigenschaften mit verschiedenen technischen Legierungen erreicht werden können. Wir stellen die Arbeit der Forscher vor.
Das Fraunhofer ILT und das Unternehmen 6K Additive geben ihre Zusammenarbeit bei der Erstellung einer vollständigen Ökobilanz (LCA) für die additive Fertigung bekannt. Für den 3D-Druck mit der Laser-Pulverbett-Fusion-Technologie stellt 6K Additive Ni18-Pulver her. Damit soll eine industrielle Komponente auf einer Laser-Pulverbett-Fusionsmaschine entwickelt werden, um den CO2-Fußabdruck des Materials durch den additiven Herstellungsprozess und die Nachbearbeitung besser zu verstehen.
Forscher des Fraunhofer WKI untersuchen im Rahmen des Projekts „3DNaturDruck“ den 3D-Druck mit Naturfasern. Ihr Ziel ist es, naturfaserverstärkte Biopolymere für architektonische Bauteile einzusetzen. Wir fassen das Wichtigste zum Projekt „3DNaturDruck“ zusammen.
Forscher des Fraunhofer Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST haben einen Weg gefunden, die Stabilität von mit FDM-3D-Druck hergestellter Bauteilen zu verbessern. Um die Haftung zwischen den Lagen zu optimieren, werden die inneren Oberflächen bereits während des 3D-Drucks mit einer Atmosphärendruckplasmabehandlung nachbearbeitet. Wir stellen die Arbeit der Forscher vor.
Forscher des Fraunhofer IPA haben eine Verschlussdüse entwickelt, mit der der 3D-Druck von dünnflüssigen oder aufschäumbaren Materialien im FFF- oder FLM-Verfahren möglich sein soll. Bisher war der Druck dieser Materialien nur mit mühevoller Nachbearbeitung verbunden. Die Düse macht damit Hartschaum-Bauteile per FFF- und FLM-3D-Druck möglich. Ein Prototyp wird auf der kommenden Formnext 2022 vorgestellt werden.
Forschern aus Deutschland des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (Fraunhofer IPA) ist es im Forschungsprojekt „Elektronische Funktionsintegration in additiv gefertigte Bauteile“ gelungen, Sensoren und andere elektronische Geräte in nur einem einzigen Arbeitsgang mit 3D-Druck herzustellen. Thermoplastische, leitfähige Kunststoffe (TPE) spielten dabei eine wichtige Rolle. Wir stellen das Projekt einmal genauer vor.
Forscher des Fraunhofer IPA haben ein Referenzbauteil mit 17 Prüfgeometrien entwickelt, mit dem Anwender die Qualität ihres 3D-Druckers bewerten können. Bisher geschah das eher subjektiv. Die exakte Kontrolle, die die Prüfgeometrien bieten, soll eine objektivere Qualitätsbewertung der 3D-Drucker ermöglichen.
Deutsche Forscher am Fraunhofer IPA untersuchen den 3D-Druck mit dem SLS- und dem SAF-Verfahren. Beide 3D-Druckverfahren sind sich sehr ähnlich und weisen ihre Unterschiede erst in den Details auf. Wir stellen die Ergebnisse der Forschungsarbeit einmal vor.
Forscher des Fraunhofer IGD haben ein Verfahren entwickelt mit denen sie Treppenstufenartefakte beim PolyJet-3D-Druck reduzieren können. Die algorithmische Methode kann unabhängig von den PolyJet-3D-Druckern genutzt werden und soll weder die Druckzeit erhöhen noch zusätzliche Rechenzeit benötigen. Wir stellen die Shape Dithering-Methode einmal vor.
Das Fraunhofer IWM und das Kunststoff-Zentrum SKZ forschen gemeinsam an einem verbesserten Prozessverständnis zum 3D-Druckverfahren Powder Bed Fusion. Die Forscher am Fraunhofer IWM haben dazu numerische Simulationsverfahren entwickelt. Vor Kurzem präsentierten sie ihre Arbeit an der international besuchten Konferenz auf Schloss Montabaur.
Forscher am Fraunhofer IPA untersuchen die Wiederverwendung von 3D-Drucker-Materialien für neue 3D-Druck-Anwendungen in der Luftfahrt. Ihr Ziel ist es, dass recyceltes Material wieder eingesetzt werden kann, ohne dass die Qualität der 3D-gedruckten Komponenten reduziert wird. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.
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.
Prof. Ingomar Kelbassa übernimmt mit dem 1. April 2022 die Leitung des Fraunhofer IAPT. 2006 promovierte Prof. Kelbassa am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen und blieb bis 2016 als Abteilungsleiter dort. Wir fassen das Wichtigste zu ihm zusammen.
Das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR präsentiert einen aktiven Radarreflektor, der mit einem optischen Testchart von Image Engineering zur Kalibrierung und Überprüfung der Ausrichtung verwendet werden kann. Die additive Fertigung von Hochfrequenzstrukturen ist ein weiteres Thema auf der EuMW in London, auf der sich die Forscher des FHR derzeit befinden. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.
Das Fraunhofer IPA und die Microstrahltechnik-Vertrieb GmbH (MST) aus Reutlingen haben in einer gemeinsamen Forschungsarbeit das richtige Strahlmittel für den 3D-Druck mit unterschiedlichen Werkstoffen für mir 3D-Druck hergestellter Bauteile untersucht. Bisher haben sich Anwender auf Erfahrungswerte verlassen müssen, heißt es. Die Forschungspartner wollten es jedoch genauer wissen.
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.