Deutsches Forschungsprojekt arbeitet an neuen Standards für 3D-Druck

Deutsche Unternehmen und Organisationen haben das Forschungsprojekt „Linienintegration Additive Fertigung“ ins Leben gerufen. Bis September 2022 wollen Entwickler aus 15 Unternehmen und Hochschulen neue Verfahren beispielsweise für die Automobilindustrie oder den Maschinenbau erschließen. „Mit neuen Standards legen wir die Basis für einen technologischen Vorsprung und ermöglichen dadurch Wettbewerbsvorteile für viele Unternehmen“, erklärt der Leiter Dr. Lukas Löber von Bosch. Das Forschungsprojekt hat ein Volumen von 13,6 Millionen Euro, wovon 6,9 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert werden.

Das Forschungsprojekt umfasst Themen entlang der gesamten Prozesskette. Untersucht werden unter anderem die zusätzlichen Möglichkeiten der Produktgestaltung, die Eigenschaften und Weiterentwicklungen der eingesetzten Werkstoffe sowie die einzelnen Schritte im Fertigungsprozess und der Weiterverarbeitung. Die Technologie, die im Fokus steht, ist das sogenannte Laserstrahlschmelzen (auch L-PBF-M). Mit Laserstrahlen wird schichtweise aufgetragenes Metallpulver punktgenau geschmolzen und so in Form gebracht. Dieser Prozess verläuft nicht immer zuverlässig stabil, was zu Fehlern in den Bauteilen führen kann. Diese Herausforderung soll mit einer intensiven Prozessüberwachung gelöst werden.

Das Projekt will aber noch mehr Hürden auf dem Weg zur industriellen Anwendung nehmen. So baut der Drucker die Teile auf einer Plattform auf, die anschließend wieder abgetrennt werden muss. „Diesen Schritt müssen wir auf eine industrielle Basis bringen“, so Löber. Dies sei auch für die mechanischen oder thermischen Bearbeitungsschritte notwendig. Ferner gilt es, die eingesetzten Materialien zu erforschen. „Metalle kühlen bei dieser additiven Fertigungstechnologie viel schneller ab. Dadurch entstehen völlig neue Eigenschaften im Werkstoff“, erläutert Löber. Die Entwickler wollen rund um all diese Fragen einheitliche Verfahren und somit auch neue Standards erarbeiten.

Die Projektteilnehmer erhoffen sich auch, dass durch ihre Arbeit die Möglichkeiten der additiven Fertigung bekannter werden. Das Grundwissen ist noch nicht weit verbreitet, denn die Technologie wird erst seit knapp zwei Jahrzehnten für einzelne Lösungen angewendet. „Entsprechend ziehen kaum Entwickler den 3D-Druck in Betracht, wenn sie über neue Produkte und deren Herstellungsschritte nachdenken“, meint Löber. Dabei seien mit der additiven Fertigung interessante Formen und Lösungen möglich, die mit herkömmlichen Verfahren nie erzielbar wären.

Forschungsfeld Photonik

Das Projekt additiver Fertigungsverfahren zählt zum Programm „Forschung Photonik Deutschland“ des BMBF. Die Photonik hat sich zunächst aus der optischen Nachrichtentechnik entwickelt, die seit den 1980er Jahren durch den Einsatz von Glasfasern als Übertragungsmedium und der Laserdiode als modulierbarer Lichtquelle die elektrische Übertragungstechnik abgelöst hat. Heute zählen zu diesem Forschungsbereich neben der Kommunikation auch Felder dazu wie die Nanotechnologie (Nanophotonik), Beleuchtung und Displays, industrielle Fertigung und Qualitätssicherung sowie Life Sciences (Biophotonik).