DW Graz, 20. Mai 1994

Druckfrisches Metall in 3D ab sofort bei MATERIALS
Niklasdorf, 23. November 2016: Die JOANNEUM RESEARCH und die Firmen Fuchshofer
Präzisionstechnik sowie FAM Fuchshofer Advanced Manufacturing feierten heute die Eröffnung eines
neuen 3D-Laserdruckers für Metall am JR-Standort Niklasdorf. Mit dieser Top-Infrastruktur ist
MATERIALS – das Institut für Oberflächentechnologien und Photonik der JOANNEUM RESEARCH
eines der weltweit wenigen Forschungsinstitute, das die beiden für metallische Werkstoffe sehr gut
geeigneten
generativen
Fertigungstechnologien
„Laser
Metal
Deposition“
(3D-
Laserauftragsschweißen) und nun auch „Selective Laser Melting“ (Pulverbetttechnologie) beherrscht.
Die neue Infrastruktur wurde von der Firma EOS, dem Weltmarktführer für derartige Anlagen,
installiert und wird in der angewandten Forschung ebenso wie für Pilotfertigungen eingesetzt. Mit Hilfe
dieser Technologie kann es in Zukunft z.B. möglich sein, medizinische Implantate zeitnah für den
Patienten maßgeschneidert zu fertigen.
JOANNEUM RESEARCH-Geschäftsführer Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Pribyl erklärte bei der Begrüßung:
„Mit Fuchshofer haben wir einen idealen Partner für diese neue Technologie gefunden.“ Bundesrat
Armin Forstner, der in Vertretung von Wissenschaftslandesrat Mag. Christopher Drexler an der
Eröffnung teilnahm, meinte: „JOANNEUM RESEARCH ist ein wichtiger Motor für die Forschung in der
Steiermark – und als Obersteirer freut mich natürlich dieser Investitionsschwung in der Region
besonders.“
„Unser Ziel ist es, gemeinsam mit den Kunden Ideen zu entwickeln“, betonte Hannes Fuchshofer den
Wert dieser „einzigartigen Partnerschaft zwischen JOANNEUM RESEARCH und Fuchshofer“. DI Udo
Behrendt von EOS erläuterte die Vorteile der neuen Fertigungstechnik: „Bauteile können schneller,
billiger und mit geringerem Gewicht produziert werden. Wichtig ist jetzt, dass die Konstrukteure
umdenken – neue Lösungen durch diese neuen Produktionsverfahren entstehen zuerst im Kopf.“
Die Pulverbetttechnologie kommt aus der Kunststoffindustrie, in der dieses Verfahren schon länger im
Einsatz ist. In der Fachliteratur wird der industrielle 3D-Druck als „Additive Manufacturing“
zusammengefasst. Die aus dem Lasersintern zum selektiven Laserschmelzen weiterentwickelten
Verfahren werden häufig als „SLM“ bezeichnet. Diese Kategorie der additiven Fertigung beschreibt die
schichtweise Herstellung von Bauteilen. Das Interesse der internationalen Forschung und
digitalisierten Produktion verlegt sich immer mehr in Richtung Fertigung von Metall mittels SLM. Vor
allem in den Bereichen Prototyping, Fertigung von Spezialwerkstücken und maßgeschneiderte
Implantat-Herstellung ist die Laser-Melting-Methode interessant. Diese setzt sich nun auch abseits der
Dentaltechnik auch in anderen Branchen durch, beispielsweise der Herstellung von Serienteilen für
die Luftfahrt; dies obwohl derzeit noch keine für den Prozess optimierten Werkstoffe eingesetzt
werden und der Prozess – noch – relativ lange dauert. Die mehrstündige Fertigung eines Werkstücks
ermöglicht geometrische Formen, die mit keiner anderen Methode in einem Stück herstellbar sind, wie
zum Beispiel ineinander verschränkte Kettenglieder. „Inhalt unserer Forschung ist es, unter anderem
neue Geometrien zu generieren, die mit anderen Prozessen, wie zum Beispiel Zerspanung oder
Gießen, zu teuer oder gar nicht herstellbar wären. Möglich sind zum Beispiel verbaute Zahnräder“,
erläutert DI Dr. Wolfgang Waldhauser, Forschungsgruppenleiter bei MATERIALS. „Mit Hilfe des neuen
3D-Laserdruckers werden wir Eigenschaften der Bauteile sowie die Unterschiede zu herkömmlichen
Fertigungsprozessen erforschen und verbessern. Auch die Vor- und Nachteile unterschiedlicher
Legierungen befinden sich im Fokus unserer Arbeit, da das werkstofftechnische Potential der jungen
Technologie noch nicht genutzt wird.“ Für die Firma Fuchshofer stellt diese Technologie eine
interessante Ergänzung zu den bisher mit hoher Kompetenz beherrschten Zerspanungstechnologien
dar und ermöglicht, neuartige Bauteile mit hohem Nutzen für die Kunden zu erzeugen. So können
auch mehrere konventionelle Teile und neue Funktionen in ein additiv gefertigtes Bauteil integriert
werden.
Das Pulverbettverfahren
Die neue Infrastruktur wurde von der Firma EOS, dem Weltmarktführer für derartige Anlagen,
installiert. Grundlage des Vorgangs, der vom Anlagenhersteller als DMLS (Direct Metal Laser
Sintering) bezeichnet wird, ist Metallpulver und ein präzisionsgeführter Laserstrahl, der das Pulver
entsprechend
den
aus
der
CAD-Zeichnung
übernommenen
Daten
zum
Schmelzen
und
anschließendem Erstarren und damit exakt in Form bringt. Der zu verarbeitende Werkstoff
(beispielsweise Stahl, Aluminiumlegierungen, Titan- oder Nickelbasislegierungen) wird in Pulverform
in einer dünnen Schicht auf einer Grundplatte aufgebracht. Der pulverförmige Werkstoff wird mittels
Laserstrahlung lokal vollständig umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste
Materialschicht. Anschließend wird die Grundplatte um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und
erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird solange wiederholt, bis alle Schichten umgeschmolzen
sind. Die DMLS Anlage mit einem Marktwert von rund 800.000 Euro wurde von EOS so abgestimmt,
dass gerade komplexe Entwicklungsarbeiten für die Materialexperten von JOANNEUM RESEARCH
mit großen Freiheitsgraden möglich sind. Dabei werden alle Parameter des Laserprozesses an das
Material und die Geometrie angepasst, um bestmögliche Bauteileigenschaften zu erzielen.
Das fertige Bauteil wird vom überschüssigen Pulver gereinigt, nach Bedarf bearbeitet oder sofort
verwendet. Sofern die Formen klein genug sind, können auch mehrere Werkstücke in einem Prozess
gefertigt werden. Das Pulver, das nicht verarbeitet wurde, wird wieder zugeführt. Damit wird teurer
Abfall minimiert.
„Eines der wichtigsten Anwendungsziele ist die Herstellung von Implantaten in der Medizintechnik“,
erklärt DI Dr. Richard Görgl, Experte bei MATERIALS. „Die Vision ist, maßgeschneiderte Implantate –
zum Beispiel Hüftpfannen – nahe dem Operationssaal aus Titan oder anderen Werkstoffen zu
drucken“, so Görgl weiter.
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH entwickelt Lösungen und Technologien für
Wirtschaft und Industrie in einem breiten Branchenspektrum und betreibt Spitzenforschung auf
internationalem Niveau. Mit dem Fokus auf angewandte Forschung und Technologieentwicklung
nimmt die INNOVATION COMPANY eine Schlüsselfunktion im Technologie- und Wissenstransfer ein.
MATERIALS – Institut für Oberflächentechnologien und Photonik: Unter Einsatz moderner, auf
Miniaturisierung, Integration und Werkstoffoptimierung beruhender Technologien und Verfahren bietet
MATERIALS interdisziplinare Lösungsansätze für die gesamte Wertschöpfungskette. Dazu zählen
großflächige
Mikro-
und
Nanostrukturen,
Bio-
und
Chemosensoren,
Lichttechnologien,
funktionalisierte Oberflächen oder Laserprozesse.
Fuchshofer Präzisionstechnik GmbH ist seit mehr als 20 Jahren im Bereich CAM-CNC Fertigung
tätig und stellt mit Zuverlässigkeit und exzellentem Qualitätsstandard mit Hilfe der Zerspanungstechnik
präzise und komplexe Prototypen, sowie Kleinserien für Raumfahrt, Luftfahrt, Rennsport, Automotive,
Medizintechnik und Elektronikindustrie her. Die in Gründung befindliche FAM Fuchshofer Advanced
Manufacturing GmbH wird sich mit der generativen Fertigung von Präzisionsteilen aus
unterschiedlichen Metallen und Legierungen beschäftigen.
Kontakt:
DI Dr. Wolfgang Waldhauser
MATERIALS – Institut für Oberflächentechnologien und Photonik der JOANNEUM RESEARCH
Leobner Straße 94, 8712 Niklasdorf
Tel.: 0316/876-2311
E-Mail: [email protected]
DI Dr. Richard Görgl
MATERIALS – Institut für Oberflächentechnologien und Photonik der JOANNEUM RESEARCH
Leobner Straße 94, 8712 Niklasdorf
Tel.: 0316/876-3319
E-Mail: [email protected]