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 Dresdner Forscher drucken die Welt von Morgen
08.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

nachricht Neues Verfahren bringt komplex geformte Verbundwerkstoffe in die Serie
23.01.2017 | Evonik Industries AG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie