Materialentwicklung Additive Fertigung

Materialien für die Additive Fertigung

Verstärktes Interesse der Industrie an der Additiven Fertigung#

Aufgrund der wachsenden ökonomischen Bedeutung fortschrittlicher Materialien, Fertigungs- und Produktionsmethoden für das produzierende Gewerbe und ganz konkret auch aufgrund der Möglichkeit, mit Methoden der Additiven Fertigung neuartige Bauteilgeometrien und Funktionalitäten zu erzeugen sowie Prototypen und Kleinserien ohne hohe Werkzeugkosten zu fertigen, rückten in den vergangenen Jahren Verfahren der Additiven Fertigung verstärkt in das Interesse der Industrie.
 

Erschließung und Entwicklung von (neuen) Materialien  

Inzwischen existieren eine Vielfalt sehr gut entwickelter Verfahren (SLA, DLP, SLS, SLM, EBM, FFF und viele mehr) und ein entsprechend breites Angebot an leistungsfähigen Anlagen für die Additive Fertigung am Markt. Dabei sind die Verfahren und Anlagen jeweils auf ein meist enges Spektrum an verwendbaren Materialien spezialisiert. Jedoch werden Bauteil- und Produkteigenschaften nicht nur durch das Fertigungsverfahren sondern maßgeblich auch durch die verwendeten Materialien definiert. Im Zusammenspiel von maßgeschneiderten Materialien und Verfahren liegt daher ein großes, bislang aber noch kaum ausgeschöpftes technologisches und wirtschaftliches Potenzial. Die Erschließung und Entwicklung von (neuen) Materialien für die Additive Fertigung sind daher ein Ziel des Fraunhofer-Verbunds MATERIALS.

 

Hebelwirkung Materials Data Space® nutzen

Die zunehmende Digitalisierung sowohl in der Produktion (Industrie 4.0) als auch bei der Werkstoffentwicklung (Werkstoffe 4.0, Materials Data Space®) bietet gerade für die Additive Fertigung ausgezeichnete Voraussetzungen. Aufgrund der mit ihr einhergehenden Optionen zur dezentralen Fertigung, zur kosteneffizienten Fertigung auchin geringen Stückzahlen (bis Losgröße 1) und zur Individualisierung von Produkten sind diese Chancen für innovative KMU und Start Up-Unternehmen sehr gut nutzbar.

 

Potenziale durch integrierten Multi-Material-Ansatz realisieren

Für eine stärkere Durchdringung der verarbeitenden Industrie mit Additiven Fertigungsverfahren insbesondere in den Branchen Elektronik, Energie-, Medizin- und Verfahrenstechnik, aber auch in der Luft- und Raumfahrt, im Maschinen- und Fahrzeugbau sowie in der Sicherheitstechnik ist die Entwicklung eines breiten Portfolios an Materialien und Halbzeugen entscheidend, Materialien, mit denen die Möglichkeiten der AM-Anlagentechnik voll ausgeschöpft werden können. Dies wird durch eine Verbreiterung des bekannten Werkstoffportfolios erreicht. In Ergänzung dazu ist die Weiterentwicklung bestehender additiver Fertigungstechnologien zu einem integrierten Multi-Material-Ansatz vielversprechend. Erst auf dieser Basis lassen sich maßgeschneiderte hybride Bauteilkonzepte realisieren, die sich exakt am lokalen Anforderungsprofil eines Bauteils orientieren und diesem durch eine funktionsangepasste Variation der Werkstoffeigenschaften (z. B. Steifigkeit, elektrische und thermische Leitfähigkeit, etc.) in allen drei Bauteildimensionen gerecht werden.

 

Weiterentwicklung der Additiven Fertigung

Mit der Weiterentwicklung der Additiven Fertigung sowie insbesondere mit der Weiterentwicklung der dafür notwendigen Werkstoffkombinationen könnten künftig konventionell vorgelagerte und nachgelagerte Fertigungsschritte (etwa Formgebung, Funktionalisierung und Montage) in einen einzigen Prozess integriert werden. Damit kann sich in einer Vielzahl von Branchen eine überdurchschnittliche ökonomische Hebelwirkung durch verkürzte Entwicklungs- und Produktionszeiten, höhere Produktionsflexibilität sowie effizienteren Ressourceneinsatz entfalten.