Additive Fertigung – Hinzufügen statt Abtragen

Die additive Fertigung, auch bekannt unter dem englischen Begriff »Additive Manufacturing« oder als »3D-Druck«, umfasst alle Fertigungsverfahren, bei denen ein Werkstück durch Hinzufügen von Material Schicht für Schicht aufgebaut wird. Dabei verbindet sich der neu hinzugefügte mit dem bereits vorhandenen Werkstoff. Dies kann entweder durch das Aufschmelzen der beiden Werkstoffe, durch eine fotochemische Reaktion oder durch einen Kleber (englisch: Binder) erfolgen. Bei der additiven Fertigung können eine Vielzahl unterschiedlicher Polymer-, Metall- und Keramikwerkstoffe eingesetzt werden. Die größten industriellen Anwendungsfelder finden sich in der Kunststoff- und Metallverarbeitung sowie im Leichtbau.  

Die Verfahren des Additive Manufacturing zeichnen sich dadurch aus, dass sie rasch und ressourcenschonend Werkstücke von hoher Komplexität und mit filigranen Strukturen oder Hohlräumen aufbauen können. Demonstratorbauteile oder individuelle Produkte in kleinen Stückzahlen lassen sich damit schnell und flexibel herstellen oder bearbeiten.   

Vom Ausgangswerkstoff bis zum finalen Bauteil – Alles aus einer Hand

Das Fraunhofer IPT entwickelt additive Fertigungsprozesse und integriert diese in unterschiedlichste Fertigungsanlagen und nachhaltige Produktionsketten. Dabei betrachten wir stets die gesamte Prozesskette vom Ausgangswerkstoff bis zum fertigen Bauteil. Mit unserem breiten Technologieportfolio und tiefen Prozessverständnis vereinen wir alle Fertigungsschritte unter einem Dach und können optimale Lösungen für nahezu jede Fertigungsaufgabe entwickeln.

Laserstrukturieren für neue Funktionen von Bauteiloberflächen  

Zusätzlich zur additiven Fertigung beschäftigen wir uns am Fraunhofer IPT auch mit Nano- und Mikrostrukturen für industrielle Anwendungen. Durch das Laserstrukturieren von Bauteiloberflächen mit Ultrakurzpulslasern können wir Bauteiloberflächen mit einzelnen oder mehreren Funktionen versehen: So lassen sich hydrophile (wasserliebend), hydrophobe (wasserabweisend), lipophile oder lipophobe (fettliebend oder fettabweisend) und sogar bakterizide (bakterienabtötend) Strukturen aufbringen. Solche Oberflächenfunktionalisierungen erweitern und verbessern die Eigenschaften und das Anwendungsspektrum der Bauteile deutlich.

Additive Fertigungsverfahren am Fraunhofer IPT

Schicht für Schicht entstehen Bauteile oder Produkte durch die additiven Verfahren. Herausragend ist ihre hohe Flexibilität und Resourceneffizienz in der Einzel- und Kleinserienfertigung. Die additive Fertigung ersetzt allerdings nicht die subtraktive Fertigung durch Materialabtrag. Vielmehr erweitert ihr Einsatz effektiv das Technologieportfolio und verbessert – oft in der Kombination mit zerspanenden Fertigungsverfahren – die Agilität produzierender Unternehmen. Ein wichtiger Schwerpunkt unserer Arbeiten sind deshalb diese additiven Fertigungsverfahren:

 

Laserstrahlschmelzen im Pulverbett

Komplexe Bauteile können aus pulverförmigen Werkstoffen mithilfe des Laserstrahlschmelzens hergestellt werden.

 

Laserauftragschweißen mit Draht

Das Laserauftragschweißen mit Draht ist ein additives Verfahren für die Bauteilfertigung und -reparatur mit einer Materialeffizienz von 100 Prozent.

 

Lichtbogenauftragschweißen

Durch das Auftragschweißen mit dem Lichtbogen lassen sich besonders große, komplexe Bauteile schnell und effizient herstellen.

Polymerisation

Die 2-Photonen-Polymerisation ist ein hochgenaues generatives Verfahren mit Genauigkeit im Nanometerbereich.

Qualitätssicherung im laufenden Laserprozess

Besonders hohe Genauigkeit im Laserprozess erfordert neue, besonders leistungsfähige Messtechnik und Auswertemethoden.  

Technologieevaluation

Welche additiven Technologien sich für Ihre Fertigungsaufgabe am besten eignen und wie diese sich optimal in bestehende Prozessketten einfügen, erarbeiten wir gerne gemeinsam mit Ihnen.

Forschungsprojekte

Öffentlich geförderte Forschungsprojekte ermöglichen es uns, neue technologische Wege zu gehen. Hier finden Sie einige Beispiele: