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05.02.2018 | Leichtbau | Nachricht | Onlineartikel

3-D-Druck von Metallen bringt Vorteile für Serienfertigung

Autor:
Patrick Schäfer

In einem 3-D-Drucklabor untersuchen Forscher des Fraunhofer-Institutes Potenziale der additiven Fertigung von Metallen. Der 3-D-Druck könnte demnach schnell Kosten und Ressourcen sparen.

Im Ernst-Mach-Institut (EMI) in Freiburg steht einer der größten kommerziell verfügbaren 3-D-Drucker für Metalle. Mit ihm lassen sich auch komplexe metallische Bauteile bei optimiertem Gewicht mit Abmessungen von bis zu 40 Zentimetern additiv herstellen. Am Beispiel eines Leichtbau-Radträgers haben die Forscher nun die Vorteile der additiven Fertigung von Metallen per selektiver Laserschmelze (SLM) herausgearbeitet. 

Mithilfe der numerischen Finite-Elemente-Methode (FEM) wurde zunächst ein Designentwurf simuliert, analysiert und die geeignete geometrische Form des Leichtbau-Radträgers bestimmt. Aufgrund der geometrischen Komplexität ließe sich das Bauteil nicht konventionell herstellen. Per SLM wird das Metallpulver auf die Bauplattform aufgetragen und durch Laserstrahlung in definierten Bereichen aufgeschmolzen. In verschiedenen Schichten entsteht so auf ressourcenschonende Weise das Bauteil, da nur dort Strukturmaterial erzeugt wird, wo es für die Bauteilfunktion erforderlich ist.

Additive Fertigung bei Metall nicht nur für Leichtbau interessant

"Wir konnten quantifizieren, wie sich Leichtbau und speziell der Einsatz von Methoden der Strukturoptimierung auf die eingesetzten Ressourcen während des Herstellungsprozesses mittels SLM auswirken", sagt Klaus Hoschke, Wissenschaftler und Gruppenleiter am Fraunhofer EMI. Im Vergleich zum konventionellen Design sollen bei der Fertigung eines Radträgers 15 Prozent an Energie gespart worden sein, die Fertigungszeit konnte um 14 Prozent gesenkt werden und die CO2-Emissionen ließen sich um 19 Prozent vermindern. Die Forscher gehen davon aus, dass die additive Fertigung von Metallen deshalb auch bei nicht strukturoptimierten Bauteilen enorme Vorteile bringen dürfte. Luft- und Raumfahrttechnik, die Fahrzeug- und Medizintechnik sowie der Werkzeugbau könnten in Zukunft enorm profitieren.

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Quelle:
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