Additive Fertigung

Wie ressourceneffizient kann der metallische 3D-Druck sein?

| Redakteur: Dorothee Quitter

Strukturoptimierter Radträger eines Ultraleichtfahrzeugs
Strukturoptimierter Radträger eines Ultraleichtfahrzeugs (Bild: Fraunhofer EMI)

Im neu eröffneten 3D-Drucklabor Metall und Strukturwerkstoffe am Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, (Ernst-Mach-Institut EMI), haben Forscher untersucht, wie ressourceneffizient der Herstellungsprozess ist, wenn Leichtbaukomponenten aus Aluminium additiv gefertigt werden.

Per selektivem Laserschmelzen (SLM) lassen sich am EMI metallische Strukturen mit Abmessungen von bis zu 40 cm additiv fertigen. Wie ressourcenschonend der Herstellungsprozess tatsächlich ist und ob sich etwa Material- und Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen industriellen Verfahren minimieren lassen, haben die Fraunhofer-Forscher am Beispiel einer praxisnahen Komponente untersucht. Als Bauteil für den Test wurde ein Radträger verwendet, wie er beispielsweise in einem Leichtbaufahrzeug eingesetzt werden könnte. Im Fokus standen die Kennwerte Strom- und Materialbedarf, Fertigungszeit und CO2-Emissionen, die bei einer Kleinserienproduktion von zwölf Radträgern anfallen.

Kombination von additiver Fertigung und intelligentem Leichtbaudesign

Nachdem die Forscher im ersten Schritt einen Designentwurf mithilfe der numerischen Finite-Elemente-Methode (FEM) simuliert, analysiert und die geeignete geometrische Form bestimmt hatten, konstruierten sie den Radträger im optimierten Leichtbaudesign. Das Resultat war ein Radträger, der auf die definierten Lastszenarien ausgelegt ist und eine maximale Performance bietet. Das Ergebnis: Mithilfe der numerisch optimierten Version des Radträgers wurden im Vergleich zum konventionellen Design 15 % der für den additiven Prozess nötigen Energie gespart. Der Strombedarf betrug beim konventionellen Design 12 kWh, beim numerisch optimierten Design nur 10 kWh – der Messwert bezieht sich jeweils auf ein Bauteil der Serienfertigung. Die Fertigungszeit konnte um 14 % sowie die CO2-Emission um 19 % reduziert werden. Mit 28 % fiel die Einsparung beim Material noch deutlicher aus.

Künftig wollen die Wissenschaftler erforschen, inwiefern andere Bauhöhen, Seriengrößen und Werkstoffe wie etwa Titan die Ressourceneffizienz des Herstellungsprozesses beeinflussen. (qui)

Das könnte Sie auch interessieren:

Materialise stellt Software zur automatischen Stützstrukturgenerierung von Metallbauteilen vor

3D-Druck

Materialise stellt Software zur automatischen Stützstrukturgenerierung von Metallbauteilen vor

19.12.17 - Materialise hat auf der formnext 2017 die neue Software "Materialise e-Stage for Metal" vorgestellt. Sie generiert automatisch Stützstrukturen für additiv zu fertigende Bauteile aus Metall. Kosten und Zeit können so reduziert werden. lesen

Vom Schmiede-Teil zur 3D-Druck-Komponente

Additive Fertigung

Vom Schmiede-Teil zur 3D-Druck-Komponente

11.12.17 - Liebherr hat erstmals einen additiv gefertigten Hochdruck-Hydraulikblock erfolgreich im Airbus A380 erprobt. Gefertigt wurde er auf einem Metall-3D-Drucker von EOS. lesen

SLM Solutions stellt Laserschmelzanlage SLM 800 vor

Additive Fertigung

SLM Solutions stellt Laserschmelzanlage SLM 800 vor

28.11.17 - SLM Solutions stellte auf der formnext 2017 die Laserschmelzanlage SLM 800 vor. Mit ihr können Bauteile aus Metall mit den Abmaßen 280 mm x 500 mm x 850 mm generiert werden. lesen

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 45126615 / 3D-Druck)