Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

3D-Druck: Additive Fertigung: Digitalisierung zum Anfassen

18.12.2015

Neue additive Fertigungstechnologien lassen Brennerspitzen und Turbinenschaufeln im 3D-Drucker entstehen. Und das ist erst der Anfang. Bei Einsatz und Entwicklung von Additive Manufacturing ist Siemens gegenüber den Wettbewerbern vergleichsweise weit und hat große Pläne, diese Zukunftstechnologie voranzutreiben.

Beim „Additive Manufacturing“ (englisch, „additive Fertigung“), oft auch als 3D-Druck bezeichnet, werden Bauteile auf Basis dreidimensionaler Konstruktionsdaten Schicht für Schicht – also additiv – aufgebaut. Das funktioniert mit Kunststoffen, mit Metallen und mit anderen Werkstoffen.


Beim der additiven Fertigung (oft auch 3D-Druck genannt) werden Bauteile auf Basis dreidimensionaler Konstruktionsdaten Schicht für Schicht – also additiv – aufgebaut. Die Siemens-Forschung Corporate Technology (CT) bringt ihre Expertise vor allem bei der Materialentwicklung und der Simulation des Fertigungsprozesses ein – etwa beim Laserschmelzen.

Bild DMG MORI


Wo bisher geschmiedet, gefräst oder gegossen wurde, kommt immer häufiger der Laser zum Einsatz. Lage für Lage wird beim sogenannten Laserstrahlschmelzen ein Gegenstand erzeugt.

Bild DMG MORI

Damit können technische Konzepte und Geometrien nahtlos umgesetzt werden. Bei herkömmlicher industrieller Fertigung ist das nicht möglich. Insbesondere macht Additive Manufacturing die Fertigung von dreidimensionalen Gebilden mit kompliziertem Innenleben wie zum Beispiel ein gewendeltes Schneckenhaus möglich oder – im industriellen Umfeld – Turbinenschaufeln mit unregelmäßigen inneren Hohlräumen zur Kühlung: Herkömmlich müssten dafür zwei Teile gefräst und dann verschweißt werden.

Eine additive Fertigung lässt das komplexe Gebilde dagegen in einem Stück entstehen. Analysten sprechen von einer Revolution in der Fertigung und prognostizieren dem Weltmarkt von Additive Manufacturing einen Wert von rund acht Milliarden Euro im Jahr 2022 – also für Material, Maschinen, Software und Services.

Für Siemens ergeben sich daraus enorme Chancen: „Mit Additive Manufacturing können wir die reale Welt, die Siemens auch in Zukunft stark durch Hardware prägen wird, mit der virtuellen Welt der Digitalisierung verbinden“, erklärt Prof. Siegfried Russwurm, Cheftechnologe von Siemens.

Bessere Bauteile schneller entwickelt

Siemens kombiniert dazu sein Kunden- und Daten-Know-how mit dieser innovativen Fertigungstechnik und ist bei Einsatz und Entwicklung von Additive Manufacturing vergleichsweise weit gegenüber den Wettbewerbern. Mehrere Divisionen nutzen die Technologie bereits, um die eigenen Produkte zu optimieren und dem Markt bessere Angebote machen zu können.

Die Betreiber von Gasturbinen können beispielsweise enorme Leistungssteigerungen erwarten, weil ein neues Komponentendesign eine effizientere Verbrennung oder Kühlung und die Verwendung kosteneffizienterer Einspritzdüsen erlaubt. Ähnliches gilt für Elektromotoren: Neue Geometrien und andere Materialien können die Leistungsdichte um bis zu 50 Prozent erhöhen.

Zudem wird die Entwicklung schneller. Um rund 75 Prozent sinkt die Herstellungszeit von Prototypen für Lauf- und Leitschaufeln für Gasturbinen, die Reparaturzeit bei Gasturbinenbrennern sogar um 90 Prozent. Das Servicegeschäft profitiert ebenfalls davon, weil Ersatzteile nicht nur schneller, sondern auch individueller gefertigt werden können. Und sogar nachträgliche Optimierungen sind möglich.

„Wir haben schon heute einen Spitzenplatz bei Additive Manufacturing“, sagt Russwurm. „Aber wir wollen noch massiv Geschwindigkeit aufnehmen.“ Etwa mit Hilfe der bereits zahlreichen Kompetenzzentren in den Siemens-Divisionen, die von der zentralen Siemens-Forschung Corporate Technology (CT) koordiniert werden.

Knowhow und Erfahrung von Corporate Technology

CT bringt seine Expertise vor allem bei der Materialentwicklung und der Simulation des Fertigungsprozesses ein. Das ist kein leichtes Unterfangen. Etwa beim Laserschmelzen – das für Siemens derzeit wichtigste Verfahren aus dem Bereich additive Fertigung, bei dem ein Laser ein Metallpulver aufschmilzt, das schichtweise zum gewünschten Bauteil wird. Im Bruchteil von Millisekunden treten dabei Temperaturunterschiede von 1.000 Grad Celsius innerhalb von Mikrometern auf.

Ein weiterer Aspekt, den CT begleitet, ist die Weiterbildung in der Entwicklungs- und Fertigungs-Community von Siemens. Denn damit Mitarbeiter neue Designs und Anwendungen mit Additive Manufacturing erarbeiten können, brauchen sie völlig neue Kompetenzen. CT hat daher mit Siemens Professional Education und Learning Campus sowie gemeinsam mit den Spitzenuniversitäten TU München und RWTH Aachen spezielle Trainings entwickelt.
Norbert Aschenbrenner

Redaktion
Sebastian Webel
Dr. Norbert Aschenbrenner
Dr. Johannes von Karczewski

Kontakt für Journalisten
Florian Martini
Tel.: +49 (89) 636-33446

Dr. Norbert Aschenbrenner | Siemens Pictures of the Future
Weitere Informationen:
https://www.siemens.com

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie