Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektronenstrahl-3D-Drucker für Metalle an der Universität Kassel

05.10.2016

Mit einem neuen 3D-Drucker für Metalle forscht das Institut für Werkstofftechnik der Universität Kassel an der Zukunft der Industrieproduktion. Das Team rund um Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf arbeitet daran, den Prozess des Druckens zu optimieren, um Teile möglichst fehlerfrei zu bauen. Außerdem sucht das Team nach Metallen, die sich gut für den Druck eignen.

Beim 3D-Drucker an der Universität Kassel wird Metallpulver durch einen Elektronenstrahl geschmolzen. Solche Anlagen sind an deutschen Universitäten noch rar. Anwendung finden sie vor allem in der Hightech-Branche.


Prof. Dr.-Ing Thomas Niendorf bereitet am 3D-Drucker für Metalle den nächsten Druckvorgang vor. Gemeinsam mit seinem Team arbeitet er daran, den Prozess des Druckens zu optimieren.

Foto: Andreas Fischer für Uni Kassel

Da das Verfahren noch nicht für alle Industriezweige ausreichend erprobt wurde, wird es beständig weiterentwickelt. An dieser Stelle leisten die Forscherinnen und Forscher aus Kassel Grundlagen-Arbeit – etwa wenn es darum geht, die physikalischen Eigenschaften der fertigen Produkte an die Bedürfnisse der verschiedenen Branchen anzupassen. Der Drucker an der Uni Kassel im Wert von rund 750.000 Euro wurde zu 100 Prozent von der DFG finanziert.

Um einen Gegenstand zu drucken, müssen die Kasseler Ingenieurinnen und Ingenieure zunächst ein virtuelles Modell des Objekts anfertigen und die Daten am Computer für den Drucker übersetzen. Jede Schicht, die der Drucker aufträgt, ist nur etwa 30 bis 150 Mikrometer dick – das entspricht in etwa dem Durchmesser eines menschlichen Haares.

Je nach Größe der einzelnen Teile kann in einem Druckvorgang eine Vielzahl verschiedener Objekte gleichzeitig hergestellt werden. Während des Druckvorgangs beträgt die Temperatur im Inneren des Druckers dabei bis zu 1200 Grad Celsius. Nach dem Druck werden alle Teile von umgebendem Metallpulver befreit, nachbehandelt und geprüft.

Weltweit dominieren Titanlegierungen beim 3D-Druck mit Metallen. Sie machen ca. 80 Prozent des Weltmarktes aus. Zertifiziert sind sie unter anderem für die Biomedizin und die Luftfahrtindustrie. Neben der Suche nach weiteren geeigneten Metallen forschen die Ingenieurinnen und Ingenieure der Uni Kassel vor allem im Bereich der Nachbearbeitung und Prüfung der Druckerzeugnisse. Niendorf hebt hervor: „Wir testen jedes Teil, das den Drucker verlässt, auf Stabilität und Beschaffenheit. Dazu stehen uns diverse Röntgendiffraktometer, zwei Rasterelektromikroskope, mechanische Prüfmaschinen und ein Computertomograph zur Verfügung.“

Chancen für die Deutsche Volkswirtschaft

Seit Oktober 2015 ist Dr.-Ing. Thomas Niendorf Professor im Fachgebiet Metallische Werkstoffe des Instituts für Werkstofftechnik. Niendorf ist Experte für den 3D-Druck mit Metallen und forscht schwerpunktmäßig am Herstellungsprozess und der Mikrostruktur, den mechanischen Eigenschaften und der Schädigungsentwicklung von Gegenständen aus dem 3D-Drucker.

Studiert und promoviert hat Niendorf an der Universität Paderborn. Von 2010 bis 2014 leitete er dort den Bereich der Materialermüdung. Im Anschluss forschte er rund ein Jahr lang an der TU Bergakademie Freiberg.

Der Markt für 3D-Druck mit Metallen ist in den letzten fünf Jahren stark gewachsen. Niendorf erklärt: „Die Gegenstände, die wir herstellen sind extrem filigran und komplex. Anders als im 3D-Druck könnte man sie oft gar nicht produzieren.“

Einen Arbeitsplatzverlust für die deutsche Volkswirtschaft erwartet der Wissenschaftler durch die neue Art der Produktion nicht: „Deutsche Hersteller sind führend bei der Erzeugung von Metallpulvern und dem Bau von Anlagen zum 3D-Laserschmelzen.“ Zudem zeigten viele Unternehmen Interesse an Experten für 3D-Druck. Entsprechend groß sei der Bedarf an Fachkräften.

Die Universität Kassel ist eine junge, moderne Hochschule mit rund 330 Professorinnen und Professoren und etwa 24.000 Studierenden. Einer ihrer Forschungsschwerpunkte ist die Werkstoff- und Produktionstechnik.

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf
Universität Kassel
Institut für Werkstofftechnik
Fachgebiet Metallische Werkstoffe
Tel.: 0561 804 7018
E-Mail: niendorf@uni-kassel.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-kassel.de

Sebastian Mense | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

nachricht Gelatine statt Unterarm
19.04.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neuer Blue e+ Chiller von Rittal - Exakt regeln und effizient kühlen

25.04.2017 | HANNOVER MESSE

RWI/ISL-Containerumschlag-Index: Kräftiger Anstieg setzt sich fort

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen

Pharmacoscopy: Mikroskopie der nächsten Generation

25.04.2017 | Medizintechnik