Neue Laserfertigungsanlage Europaweit einmaliger 3D-Drucker am Fraunhofer IWS

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Wie eine europaweit einzigartige, additive Laserfertigungsanlage mittelständischen Unternehmen Alleinstellungsmerkmale verschaffen soll.

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden installiert einen europaweit einzigartigen industriellen 3D-Drucker. Die additive Fertigungsanlage des Herstellers Farsoon basiert auf dem selektiven Laserstrahlschmelzen im Pulverbett. Der Druck fertigt aus Aluminium, Titan, Nickel, Eisen, Kupfer und anderen metallischen Pulvern schichtweise besonders große Bauteile mit komplexer Geometrie.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IWS richten ihre Forschungs- und Entwicklungsarbeiten mit der Fertigungsanlage auf komplexe, großvolumige Bauteile wie beispielsweise Brennkammern für Wasserstoff-Energiesysteme, Schaufelradeinhausungen für Turbinen und andere komplexe Maschinen-Komponenten oder Werkzeuge. Gemeinsam mit der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) planen sie im Verbundprojekt Spreetec Next unter anderem in der Lausitz neue Fertigungsprozesse und Wertschöpfungsketten für die Zeit „nach der Kohle“ zu etablieren.

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Auch neue Geschäftsmodelle für die Reparatur schwer verfügbarer landwirtschaftlicher, energietechnischer oder industrieller Ersatzteile sind damit absehbar.

3D-Drucker für große, aber komplexe Teile

„Mit solcher Anlagentechnik kann sich der ostdeutsche Mittelstand mit Hilfe des Fraunhofer IWS besondere Alleinstellungsmerkmale erarbeiten“, betont Institutsleiter Professor Christoph Leyens. „Vor allem in der Transformationsregion Lausitz geben Projekte wie Spreetec Next der regionalen Wirtschaft neue Impulse.“

Zwar verfügen inzwischen bereits einige Betriebe über 3D-Drucker. Doch diese Geräte sind in ihren Fähigkeiten meist limitiert: Sie sind beispielsweise lediglich auf Kunststoff-Prototypen spezialisiert, können nur vergleichsweise kleine metallische Komponenten erzeugen oder zwar große, aber dafür eher weniger komplex geformte Bauteile mit anderen Fertigungsverfahren wie dem Auftragschweißen. Moderne 3D-Drucker wie die am Fraunhofer IWS mischen indes die Karten neu: Die neue AM-Anlage kann Bauteile generieren, die bis zu 62 mal 62 mal 110 Zentimeter messen.

„Damit bietet diese Anlage ganz neue Möglichkeiten, selbst sehr große Bauteile mit komplexer Geometrie in hoher Qualität additiv zu fertigen“, erklärt Dr. Lukas Stepien, der am Fraunhofer IWS die Gruppe für Pulverbettverfahren und Drucken leitet. „Damit eröffnet sie Einsatzchancen für den industriellen 3D-Druck in noch mehr Branchen und Anwendungen.“

Vorstellbar ist beispielsweise ein dezentrales Additive Manufacturing (AM) dort, wo permanent neue Komponenten und Werkzeuge für kleine Losgrößen gebraucht werden oder Ersatzkomponenten nur schwer zu beschaffen sind. Interessant ist dies unter anderem für den Automobilbau, die Luft- und Raumfahrt, die Energieanlagenwirtschaft und den Werkzeugbau. Derartige AM-Großanlagen könnten künftig auch die schnelle Ersatzteilbeschaffung für hochwertige Landmaschinen im Agrarsektor erleichtern.

Regionalen Strukturwandel unterstützen

Die Spreetec-Next-Projektpartner wollen bis 2029 in der Lausitz ein Innovationszentrum etablieren, das den regionalen Strukturwandel stärkt. Dafür arbeiten BTU und Fraunhofer in der Additiven Fertigung zusammen. Das Fraunhofer IWS bringt hier seine besondere Expertise in der Additiven Fertigung, der Prozessentwicklung sowie der Werkstoff- und Bauteilanalytik ein.

Die BTU widmet sich vor allem der Grundlagenforschung für die AM-Prozesse. Geplant ist, in der Lausitz dauerhaft ein gemeinsames Labor von Fraunhofer und BTU einzurichten, um eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung zu unterstützen. Das Team soll dann kleine und mittelständische Unternehmen aus der Transformationsregion beim Einsatz fortgeschrittener Technologien rund um die additive Fertigung beraten, Beschäftigte solcher Betriebe weiterbilden und das Wachstum eines AM-Clusters in der Lausitz unterstützen.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wird diese konkreten Teilaufgaben des Spreetec-Next-Projektes mit je fünf Millionen Euro fördern. Erste Einblicke in die daraus erwachsenden Möglichkeiten geben das Fraunhofer IWS und der Partner Farsoon auf der internationalen Fertigungsmesse Formnext vom 7. bis 10. November 2023 in Frankfurt am Main.

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