3D-Druck-Auftritt Fraunhofer-Forscher haben die Fertigungskette des 3D-Drucks im Blick

Eine überdimensionale und bewegliche Hand wird zur Rapid.Tech 3D 2024 ab 14. Mai auf die Leistungen des Fraunhofer-Kompetenzfeldes additive Fertigung aufmerksam machen. Das hat seinen Hintergrund ...

Die additiv gefertigte Hand, die das Fraunhofer-Institut für Additive Produktionstechnologien (IAPT) zeigen wird, stehe zum einen für das Projekt „FingerKIt“, mit dem erstmals die Herstellung beweglicher Fingergelenkimplantate möglich wird. Zum anderen markiere sie die generelle Fraunhofer-Philosophie einer praxisorientierten Forschung. Aktuelle Beispiele aus dem Kompetenzfeld Additive Fertigung stellen die Forscher dann im Rahmen des Forums „AM Wissenschaft by Fraunhofer“ am 16. Mai auf dem Rapid.Tech-3D-Fachkongress sowie an allen Tagen der Veranstaltung vor, wie es weiter heißt.

Komplett automatisierter 3D-Druck für bewegliche Fingerimplantate

Im Zuge des eingangs erwähnten Projekts haben fünf Fraunhofer-Institute zusammengearbeitet, um erstmals eine durchgängige automatisierbare Prozesskette zur Herstellung individueller und beweglicher Fingergelenkimplantate zu ermöglichen. Die Entwicklung reichte dabei vom Design über die Fertigung bis hin zur zertifizierungskonformen Prüfung. Darüber wird Dr. Philipp Imgrund vom Fraunhofer IAPT auf dem Forum berichten. Der Vortrag soll zeigen, worum es im Fraunhofer-Kompetenzfeld Additive Fertigung geht. Denn dort betrachtet man, wie es weiter heißt, die AM-Kette als Ganzes und unterstützt mit anwendungsnaher Forschung die möglichst erfolgreiche Industrialisierung. Schwerpunkte setzen die Hamburg-Bergedorfer dabei auf Innovationen in den Bereichen Software und Simulation, Materialien, Technologien sowie auf Nachbearbeitung und Qualitätssicherung. Diese Ambitionen spiegelten sich auch in der Agenda des diesjährigen Forums wider.

Erleichterung

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Einen neuen Ansatz für eine softwarebasierte Prozesskette im pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen (LPBF) stellt dabei Thomas Töppel vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) vor. Der IWU-Experte zeigt auf, wie sich Simulationen beschleunigen lassen, um schnell optimierte Prozessparameter zu erhalten. Die engen Verbindungen zwischen den einzelnen Gliedern der AM-Kette – beispielsweise zwischen Material- und Technologieinnovationen – belegten unter anderem die Vorträge von Dr. Dilip Chalissery vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) und sein Kollege Patrick Springer. Chalissery berichtet etwa über die Herstellung von Formgedächtnispolymeren im 4D-Druck – auch wenn man Zeit an sich ja nicht mitdrucken kann. Doch damit lassen sich etwa gezielt funktionelle Veränderungen in Polyurethanschäumen herbeiführen, wenn bestimmte Umweltparameter auf sie einwirken. Im Prinzip ist es ein funktionalisierender 3D-Druck, bei dem die Eigenschaften der Bauteile versteckt implementiert werden, bis sie durch äußere Einflüsse zutage treten. Künftig könnten auch andere Werkstoffe „programmiert“ werden. Sie erweiterten dann die Anwendungsmöglichkeiten des 4D-Drucks, heißt es. Und ein, wie betont wird, neuartiges additives Fertigungsverfahren, das auf dem Prozess der Kunststoffextrusion basiert, stellt schließlich Springer vor. Dabei kommt ein biobasiertes Polymerfilament zum Einsatz, das mit einem physikalischen Treibmittel beaufschlagt ist. So ließen sich Polymerschäume niedriger Dichte herstellen, die mit bisherigen additiven Verfahren nicht druckbar waren.

Kosteneffiziente Fertigungslösungen

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Das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen hat noch Schwachpunkte ...

Wie Übergangszonenparameter zwischen den verschiedenen Werkstoffen bei der Multimaterial-Pulverbettfusion zu gestalten sind, ist Inhalt des Vortrags von Timo Schröder vom Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (IGCV). Zum pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen (LPBF) als dominierendem Verfahren zur Herstellung additiver Metallkomponenten gibt es nämlich Alternativen, die insbesondere die Bearbeitung nicht schweißbarer Materialien ermöglichen, wie es zu diesem Auftritt heißt. Damit legt der Experte einen Schwachpunkt des LPBF-Prozesses offen, um ihn auch gleich zu beseitigen. Und Dr. Thomas Studnitzky vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) gewährt einen Überblick über diese alternativen Technologien. Neben Software-, Material- und Technologieentwicklungen rücken beim Fraunhofer-Auftritt zur Rapid.Tech 3D 2024 auch schnelle und sichere Prüfverfahren zur Qualitätssicherung des additiven Prozesses zunehmend in den Fokus. Künstliche Intelligenz (KI) spiele dafür eine immer größere Rolle, wie Luke Schüller vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in seinem Vortrag aufzeigt. Er gibt dabei einen Einblick in die Methoden der LPBF-Qualitätssicherung und stellt außerdem eine neuartige Methode zur Defekterkennung im LPBF-Prozess vor. Dabei kommen eine hochauflösende Zeilenkamera und ein vortrainiertes neuronales Netz zum Einsatz.

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