Additive Fertigung – „3D-Druck“

Bei M.TEC wird bereits seit der Gründung im Jahr 1991 auf verschiedene Additive Fertigungstechnologien (AM), auch „3D-Druck“ genannt, zurückgegriffen. Waren in den 1990er Jahren die Einsatzmöglichkeiten aufgrund der geringen Werkstoffauswahl, Verfahren und Leistungsfähigkeit der Anlagen noch sehr beschränkt, führten insbesondere die seit den 2010er Jahren auslaufenden Grundpatente verschiedener AM-Verfahren zu einem breiten Innovationsschub in diesem Technologiebereich.

Grundsätzlich unterscheidet sich die Additive Fertigung von konventionellen Fertigungsverfahren durch das schichtweise („additive“) Auftragen von flüssigem oder festem Material, ohne dass dazu eine werkzeuggebundene Formgebung, wie beim Spritzgießen, notwendig ist. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Herstellung von nahezu beliebig komplexen Strukturen bei gleichzeitiger Einsparung von Gewicht und einem Maximum an Stabilität sowie großem Freiraum im Bauteildesign hinsichtlich der simulativen Optimierung, Funktionsintegration und Individualisierung. Gleichzeitig können auch kleinste Losgrößen zu akzeptablen Stückkosten hergestellt werden.

Eingesetzte AM-Verfahren und Dienstleistungen

Bei M.TEC werden heute, je nach Notwendigkeit im Projekt, die gängigsten AM-Verfahren zur Unterstützung der Produktentwicklung eingesetzt. Sie unterscheiden sich je nach Werkstoffbereich.

Werkstoffbereich Kunststoffe

  • Stereolithographie (SLA) und Digital Light Processing (DLP)
  • Selektives Lasersintern (SLS)
  • Fused Layer Modeling (FLM) / Fused Deposition Modeling (FDM)
  • PolyJet / MultiJet Modeling (MJM) 

Werkstoffbereich Metalle

  • Selektives Laserschmelzen; „Selective Laser Melting“ (SLM)

Geeignete Bauteiltypen und Produkte

Neben dem Einsatz der additiven Fertigung zur Herstellung von Bauteilen als visuelles Anschauungsobjekt nutzen die Ingenieure bei M.TEC die Technologie auch bei Modellen für Funktionstests oder für den Einsatz als Endprodukt. Selbstverständlich erzeugt M.TEC dabei die hierzu notwendigen Datensätze, je nach AM-Verfahren, im .STEP- und .STL-Format bei einfarbigen Bauteilen sowie im .WRL-/.VRML- und .OBJ-Format bei farbigen Bauteilen.

Für eine sinnvolle Nutzung der additiven Fertigungsverfahren sollten zunächst die Bauteilanforderungen und das spätere Einsatzgebiet sowie die Werkstoffanforderungen und Bauteilbelastungen analysiert werden. Abhängig davon können ein oder mehrere AM-Verfahren in Betracht gezogen werden.

Im Bereich der additiven Fertigung von Metallbauteilen konnten die Ingenieure von M.TEC ihre Kompetenz, insbesondere im Bereich Simulation & Berechnung, in einem ambitionierten, zukunftsweisenden Projekt unter Beweis stellen. Im Rahmen des BMBF-Vorhabens bzw. Forschungsprojekts „ToPoLight“ wurde unter Federführung von M.TEC ein belastungsangepasster und gewichtsreduzierter Radträger aus 1.7734-Stahl für ein Prototypen-Rennfahrzeug entwickelt. Durch die topologische Anpassung der äußeren Geometrie sowie einer belastungsoptimierten Gitterstruktur im Bauteilinneren konnte das Gewicht unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften sowie reduziertem Bauteilverzug (tatsächlich eine große Herausforderung bei AM-Metallbauteilen) signifikant gesenkt werden. 

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Björn Wilden
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