Additive Fertigung: Internationale Konferenz zeigt große Expertise der TUM

Neue Materialien und Verfahren im 3D-Druck

Das Bild zeigt den Prozess der lichtbogen- und drahtbasierten additiven Fertigung.
Das Bild zeigt den Prozess der lichtbogen- und drahtbasierten additiven Fertigung. (Bild: iwb / TUM)

Campus

Komponenten für Flugzeuge und Autos, individuelle medizinische Implantate oder sogar Fassaden und Häuser: Die Additive Fertigung, umgangssprachlich auch 3D-Druck genannt, revolutioniert die Produktionstechnik. Eine Fachkonferenz, die am 10. und 11. Oktober an der Technischen Universität München (TUM) stattfindet, verdeutlicht die Bandbreite dieser Technologie und gibt Einblicke in die breit aufgestellte Expertise der TUM.

Die Additive Fertigung umfasst verschiedene Verfahren, bei denen die Komponenten durch schicht- oder elementweises Hinzufügen von Werkstoffen aufgebaut werden. Diese Art der Fertigung hat viele Vorteile: Die Konstrukteure haben mehr Freiheiten bei der Gestaltung, bestimmte Funktionen können direkt im Bauteil integriert werden, und die Herstellung individuell angepasster Produkte ist auch in kleinen Mengen wirtschaftlich.

Integrierte Funktionen werden mitgedruckt

Forscher und Forscherinnen an der TUM nutzen und erforschen die Verfahren in zahlreichen Projekten. Am Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion an der Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt werden Betonbauteile mithilfe eines 3D-Druckers gefertigt. Eine Betonröhre, in deren Innerem sich filigrane Verstrebungen befinden, könnte zum Beispiel mit dem klassischen Betonguss nicht hergestellt werden.

In einer Fassade aus dem 3D-Drucker, die in der Fakultät Architektur, Professur für Entwerfen und Gebäudehülle, gefertigt werden, sind bereits viele Funktionen direkt integriert. Unter anderem sind dort dünne Röhren eingelagert, die Luft von einer Seite zur anderen zirkulieren lassen – optimale Belüftung ist damit garantiert.

Simulation, Qualitätssicherung und neue Verfahren

Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) an der Fakultät für Maschinenwesen kann bereits auf über 20 Jahre Erfahrung in der Additiven Fertigung zurückblicken. Auf einer Fläche von 150 Quadratmeter forschen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen an verschiedenen Aspekten der Verfahren.

Dabei setzt die Forschung bereits vor dem eigentlichen Druck an. Durch Simulationen soll erreicht werden, dass die Produkte bereits bei der ersten Fertigung fehlerlos sind und nicht mehr nachbearbeitet werden müssen. Die mechanischen Eigenschaften dieser Produkte zu berechnen, ist allerdings eine große Herausforderung.

Metall stellt Forscher noch vor Herausforderungen

Das Qualitätsmanagement ist ein weiterer wichtiger Punkt. Denn gerade bei Komponenten, die etwa später in der Luftfahrt eingesetzt werden sollen, ist es wichtig, dass die Eigenschaften der Bauteile immer exakt gleich sind, also zuverlässig reproduziert werden können. Oft kommt es aber trotz der gleichen Einstellungen und Voraussetzungen zu Abweichungen.

Auch bei den Materialien – und hier besonders beim Metall – gibt es noch Herausforderungen: So ist etwa Magnesium ein idealer Werkstoff für die Medizintechnik, da es sehr biokompatibel ist. Allerdings ist bei Kontakt mit Sauerstoff auch sehr reaktiv und es kann zu explosionsartigen Reaktionen kommen.

erfolgreiche Ausgründung

Im Bereich der Additiven Fertigung hat die TUM auch zahlreiche Ausgründungen hervorgebracht. Dazu gehört unter anderem die börsennotierte Firma voxeljet, die 1999 an der TUM gegründet wurde. Sie bietet 3D-Drucksystemen für den industriellen Einsatz an und hat sich auf Powder-Binder-Jetting von Kunststoff und Sand spezialisiert. In der Firma sind rund 300 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen beschäftigt.

Expertise der TUM vertiefen und ausbauen

Über das große Zukunftspotenzial der Technologie diskutieren unter anderem Experten der TUM bei der von dem schweizerischen Technologiekonzern Oerlikon organisierten „Second Munich Technology Conference on Additive Manufacturing“, die am 10. und 11. Oktober an der TUM stattfindet.  

Oerlikon und die TUM haben eine zukünftige Zusammenarbeit auf dem Gebiet der additiven Fertigung vereinbart. Den Schwerpunkt bilden intelligente Werkstoffe und Komponenten mit integrierten Funktionalitäten.

Symposium

Weitere Informationen

  • Um die positive Entwicklung der Additiven Fertigung voranzutreiben, hat die Technische Universität München unter Leitung der Fakultät für Maschinenwesen ein „Cluster für Additive Fertigung“ eingerichtet, das die Erschließung von universitätsinternen Synergiepotenzialen forcieren soll. Weiterführende Informationen dazu finden Sie hier: http://www.mw.tum.de/cluster-additiv/startseite/