In der Vitrine ist eine ungewöhnliche Mischung von Gegenständen zu sehen: eine Beinprothese, ein metallener Turbolader, kleine Greifer für Roboter aus Plastik, ein Hüftimplantat aus Titan, ein keramischer Quader, aufgebaut aus einer filigranen Gitterstruktur. „So unterschiedlich die Objekte auch sind, eines haben sie gemeinsam“, verrät der Diplom Ingenieur Andrzej Grzesiak, „sie wurden alle mit generativen Fertigungsverfahren Schicht für Schicht aus Pulver aufgebaut.“
Pulverschmelzen per Laser
Wie das funktioniert, erklärt der Sprecher der Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung am Beispiel des Selektiven Laserschmelzens (Selective Laser Melting, SLM). „Zunächst wird eine dünne Schicht Pulver aufgetragen. Gemäß den computergenerierten Konstruktionsdaten des geplanten Werkstücks wird das Pulver dann an den vorgegebenen Stellen mit einem starken Laserstrahl zum Schmelzen gebracht“, erläutert Grzesiak das Prinzip. Danach senkt sich die Fertigungsplattform ab, eine neue Lage Pulver wird aufgetragen, wieder selektiv geschmolzen und mit der darunterliegenden Schicht verbunden. So entsteht innerhalb einiger Stunden – Schicht für Schicht – das Werkstück.
„Das Ganze funktioniert im Grunde ähnlich wie ein Drucker, aber in drei Dimensionen“, fasst der Forscher zusammen. Die Bauteile können je nach Ausgangsstoff und Anwendung auch mit Stereolithographie, selektivem Lasersintern oder 3D-Druckern gefertigt werden. Es können zum Teil sogar flüssige Werkstoffe verarbeitet werden.
Vom Prototyping zum Manufacturing
Die schnelle Herstellung von Musterbauteilen aus digitalen Konstruktionsdaten, das „Rapid Prototyping“, wurde schon Ende der 1980er Jahre in den USA entwickelt. Seither haben sich Technologien und Anwendungen allerdings ständig erweitert. Mit den Verfahren lassen sich auch schnell Werkzeuge („Rapid Tooling“) oder fertige Produkte erzeugen („Rapid Manufacturing“). Heute spricht man auch von „additive Manufacturing“ (AM) oder der generativen Fertigung.
Verbesserte Materialien und Prozesse erlauben nun die direkte Herstellung von Produkten sowohl als Einzelstück wie auch als Kleinserie. Vor allem in innovationsstarken Industriezweigen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobil- und Automobilzulieferindustrie, der Medizintechnik sowie in der
Elektro- und Elektronikbranche gehören die Verfahren daher heute zum Alltag.
Fraunhofer Magazin / Birgit Niesing
Stand: 24.06.2011
