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.
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.
Das Medizintechnikunternehmen BellaSeno entwickelt medizinische Gerüste mit 3D-Druck. Um eine vollständig automatisierte und cloudbasierte Fertigungsplattform aufzubauen, erhielten BellaSeno zusammen mit dem Fraunhofer IPT einen Zuschuss in Höhe von 1,4 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Damit soll ein hochleistungsfähiges Scale-up-Verfahren für GMP-konforme Fertigungsanlagen im Rahmen industrieller Anwendungen umgesetzt werden.
Im Rahmen der Veranstaltungsreihe IGDigital hat das Fraunhofer IGD ein Webinar angekündigt, das den Titel „Intuitive und elegante Definition von Materialverläufen für CAD-Modelle“ trägt. Dieses soll die Arbeit mit der Software „GraMMaCAD“ des Fraunhofer IGD näherbringen. Unter anderem wird erklärt, wie schnell kontinuierliche der Geometrie folgenden Materialgradienten generiert werden.
Der 3D-Scanner-Roboterarm „CultArm3D“, der von Forschern des Fraunhofer IGD in Zusammenarbeit mit dem dänischen Kamerahersteller Phase One entwickelt wurde, soll Wissenschaftlern dabei helfen, Kulturgüter mit der nötigen Vorsicht und hohen Auflösung zu erfassen. Damit lassen sich derartige Objekte besser digitalisieren und weiterverarbeiten zu Forschungszwecken oder für virtuelle Touren. Wir stellen den 3D-Scan-Roboterarm vor.
Das Metal Injection Moulding (MIM)-Verfahren ist ein etablierter Standard bei der Herstellung von Metallteilen in der Industrie und Fertigung. Forscher vom Fraunhofer IPA haben jetzt mit dem Fused Layer Modeling-3D-Druckverfahren (FLM) Objekte aus Edelstahl schichtweise hergestellt. Der schichtweise Aufbau von Kunststoffobjekten ist mit dem FDM-3D-Druckverfahren bekannt. Mit dem FLM-3D-Druck für Metallteile setzen die Fraunhofer-Forscher neue Grenzen beim Metall-3D-Druck.
Europaweit schließen sich verschiedene Unternehmen dem TRIANKLE-Konsortium an, das mit Bioprinting 3D-Druck-Lösungen für die Regeneration von Knöchelerkrankungen entwickeln will. Daran beteiligt ist unter anderem auch der spanische Top-Fußballklub FC Barcelona, das bekannte Bioprinting-Unternehmen CELLINK und das Fraunhofer-Institut. Das Projekt, das im nächsten Jahr startet, soll zunächst vier Jahre andauern und ist Teil des EU-Forschungsprojekts „Horizon 2020“.
Ein Team von Studierenden hat die zusammen vom Fraunhofer Institut und Munich Re gestartete weltweite „Give a Breath“-Challenge mit einer vollständig mit einem 3D-Drucker herstellbaren Atemmaske namens gewonnen. Die 3D-druckbare Atemmaske mit dem Namen „Soteria“ hat den entscheidenden Vorteil, dass sie in Ländern, wo es zu Lieferengpässen kommen kann, mit einem 3D-Drucker in weniger als nur einem Tag direkt vor Ort hergestellt werden kann. Wir stellen sie vor.
Die Fraunhofer Einrichtung für additive Produktionstechnologien (Fraunhofer IAPT) hat gemeinsam mit Fiat Chrysler Automobiles (FCA) eine 3D-gedruckte Radaufhängung mit integriertem Bremssattel entwickelt. Bisherige Herstellungsverfahren waren für FCA zeitaufwendig und teuer. Der jetzt entwickelte Prototyp aus dem 3D-Drucker weist ein um 36% geringeres Gewicht auf und konnte den Montageaufwand deutlich reduzieren.
Das Fraunhofer IGD hat mit GraMMaCAD eine neue 3D-Software vorgestellt, mit der die Modellierung gradierter Bauteile möglich sind. Bei gradierten Bauteilen geht es vor allem darum, verschiedene Materialien und Anforderungen in einem 3D-Druckprozess umzusetzen. Die Software hilft dabei Materialverteilungen optimal in den CAD-Modellen zu definieren.
Das Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) hat eine neuartige additive Fertigungsanlage entwickelt, mit der Bauteile in verschiedenen Materialien herstellen lassen. Basierend auf thermischen Bindersystemen werden mit dem Multi Material Jetting (MMJ)-3D-Druckverfahren Objekte mit verschiedenen Eigenschaften und Funktionen in einem Fertigungsschritt möglich. Wir stellen den Prozess vor.
Forscher des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung (MPIE – Eisenforschung) in Düsseldorf und des Fraunhofer Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen haben eine Methode für den 3D-Druck von Stahl vom Typ „Damaskus“ entwickelt. Der Stahl ist so hart wie Damaszener Stahl, der in der Antike zum Beispiel für äußerst harte und zähe Schwertklingen verwendet wurde. Wir stellen das Verfahren vor.
Forscher des Fraunhofer IMWS und der Kupferhalbzeughersteller KME arbeiten gemeinsam am Projekt „Technologie- und Materialentwicklung zur additiven Fertigung komplexer hochwärmeleitfähiger Cu-Bauteile – CuAdd“. Dort untersuchen sie den 3D-Druck mit Kupfer. Wenn ihre Arbeit erfolgreich ist, könnten sie aufwendige und kostenintensive konventionelle Technologien ablösen.