Zentrum additive Fertigung


Das Zentrum für additive Fertigung (ZAF) vereint verschiedenste generative Fertigungsmethoden, welche sowohl für das Rapid-Prototyping als auch für größere Probenzahlen denkbar sind. Das Spektrum der Verfahren reicht von kunststoffbasierten Prozessen wie dem Selektiven Lasersintern (SLS) oder dem Fused-deposition modelling (FDM) über UV-aushärtende Polymere bei der Stereolithographie (SLA) und dem Mulitjet-Verfahren bis hin zur Verarbeitung von metallischen Pulverwerkstoffen mittels Selektivem Laserschmelzen (SLM).
Am ZAF können nicht nur Einzelteile zu Testzwecken hergestellt werden, auch Machbarkeitsstudien zum Einsatz verschiedener Verfahren für unterschiedliche Materialien werden inklusive Werkstoffcharakterisierung vor Ort angeboten.


Additive Fertigung von Kunststoffteilen

Desktop Fused Deposition Modeling


Fused Deposition Modeling (FDM) beschreibt die schichtweise Verteilung eines geschmolzenen Konststofffadens durch eine beheitze Düse auf eine Bauoberfläche. Kleine FDM-Drucker bieten eine breite Palette verwendbarer Materialien und werden häufig für Prototypen und Konstruktionsstudien in der Frühphase eingesetzt.

Anwendungen und Vorteile

  • Funktionierende Prototypen in der frühen Designphase
  • Kleiner Maßstab und benutzerfreundliche Handhabung
  • Kostengünstig
  • Große Auswahl an Materialien und Farben

Industrial Fused Deposition Modeling


Industrial FDM hat die selbe Funktion wie sein kleineres Desktop-Pendant und ermöglicht die Verwendung von Materialien mit hohen Festigkeitseigenschaften durch eine höhere Prozesstemperatur.

Anwendungen und Vorteile

  • Großes Bauvolumen
  • Schnelles Drucken
  • Konstruktionswerkstoffe
  • Lösbare Stützstrukturen (engl. Support)

Stereolithographie


Stereolithographie (SLA) steht für die Aushärtung von UV-aktivem Fotolack mit einem Laserstrahl. Die Baufläche, auf der das Objekt gebaut wird, wird schichtweise aus dem Fotolackbad gehoben. Aufgrund der geringen Größe des Laserspots und der minimalen Schichtdicke bietet SLA eine hohe Präzision und Detailgenauigkeit.

Anwendungen und Vorteile

  • Hohe Auflösung und detailliert
  • Hohe Oberflächengüte
  • Transparentes Drucken

Material Jetting


Die Material Jetting Technologie verteilt Polymere auf der Oberlfäche, die sofort durch UV-Licht ausgehärtet wird. Mehrere kleine Düsen bieten nicht nur eine extrem hohe Auflösung, sondern auch das Mischen von bis zu drei Materialien. Dies ermöglicht das Drucken in Vollfarbe mit unterschiedlichen Rändern oder Farbverläufe sowie eine Verschiebung zwischen zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften (z.B. steif und flexibel).

Anwendungen und Vorteile

  • Hohe Auflösung und detailliert
  • Hohe Oberflächengüte
  • Transparentes Drucken
  • Vollfarbe (Rahmen und Mischungen)
  • Mehrere Eigenschaften (Rahmen und Mischungen)

Selektives Lasersintern


Selektives Lasersintern (SLS) bezeichnet das sintern von Kunststoffpulver, das schichtweise auf einer Bauoberfläche verteilt wird.

Anwendungen und Vorteile

  • Kein Support nötig
  • Hohe Festigkeit der Prototypen
  • Sehr detailliert
  • Nahezu isotrope Eigenschaften
Additive Fertigung von Metallteilen

Selektives Laserschmelzen


Selektives Laserschmelzen (SLM) ist durch die schichtweise Verteilung von Metallpulver auf eine planare Bauoberfläche gekennzeichnet. Verwendung eines Hochleistungslasers zum Schmelzen und Schmelzen von metallischen Pulvern zu dichten Objekten.

Anwendungen und Vorteile

  • Vollmetall 3D Druck
  • Hohe Festigkeit
  • Hohe Detailgenauigkeit
  • Hohe Auflösung

SLM-Hybridfräsen


Das SLM-Hybridfräsen kombiniert die SLM-Technologie mit dem Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen. Auf diese Weise kann die Kontur des Bauteils sukzessiv überzogen werden, um eine hohe Oberflächengüte zu erzeugen.

Anwendungen und Vorteile

  • Alle SLM Vorteile
  • Hohe Oberflächengüte
  • Außergewöhnliche Kontur- und Größengenauigkeit
  • Nur CNC-Fräsverfahren, bei dem tiefe Nuten und Hohlräume möglich sind
3D Scannen

Streifenlichttopometrie


3D Scannen ermöglicht die Digitalisierung von Objekten der realen Welt. Gescannte Objekte können sowohl geändert und angepasst, als auch für 3D-gedruckte Anwendungen verwendet werden. Durch hochpräzise Digitalisierung des 3D Scannen können auch hergestellt Bauteile mit der digitalen Originaldatei verglichen werden, um eine hohe Prozessgenauigkeit zu gewährleisten.

Anwendungen und Vorteile

  • Digitalisierung realer Objekte
  • Hohe präzision und detailgenauigkeit
  • Vollfarbscannen
  • Vergleich des produzierten Teils mit dem digitalen Ursprung
Nachbehandlung

Heiß isostatisches Pressen


Das Heiß isostatische Pressen (HIP) beschreibt eine Hitze- und Druckbehandlung von gedruckten Objekten, um deren verbleibende Porosität auf ein Minimum zu reduzieren. Das Verfahren setzt das Objekt hohen Drücken aus allen Richtungen und erhöhte Temperaturen aus, um innere Hohlräume und Mikroporositäten zu beseitigen.

Anwendungen und Vorteile

  • ~100% theoretische Dichte für SLM gedruckte Bauteile
  • Verringerung der thermischen Spannungen
  • Erhöhte mechanische Eigenschaften (z.B. Ermüdung, Verschleiß, Lebensdauer)
  • Wärmebehandlungschritte (Härten, Glühen, Erweichen) können im HIP-Zyklus integriert werden.

Wärmebehandlung


Wärmebehandlung wird verwendet, um thermische Spannungen zu beseitigen, die während des Herstellungsprozesses auftreten können. Außerdem können weitere spezifische mechanische Eigenschaften durch ein Temperaturprofil erzielt werden. Der Ofen kann auch zum Sintern von Metallpulvern, Schamott und kermaischen Materialien verwendet werden.

Anwendungen und Vorteile

  • Glühen von Metall- und Kunstoffbauteilen
  • Optimierung der mechanischen Eigenschaften
  • Sintern von metallischen Gütern
  • Brennen von Keramiken

Laserhärten


Das Laserhärten ermöglicht es lokal die Oberfläche von Funktionsbereichen von Metallteilen zu härten. Das Abschrecken des Materials geschieht dabei durch den Vorschub des Lasers und das verbleibende, nicht belichtete Material.

Anwendungen und Vorteile

  • Lokale Oberflächenhärtung
  • Sehr dünne Oberflächenhärtung

Lasergravur


Durch die Lasergravur sind nicht nur Beschriftungen wie Labels und Symbole möglich, es können auch spezifische Oberflächen und funktionale Schnittstellen erzielt werden.

Anwendungen und Vorteile

  • Aufschrift, Labels, Markierungen
  • Unterschiedliche Farbtöne durch Glühfarben
  • Erstellung spezifischer Oberflächen und Funktionen

Sandstrahlen


Mittels herkömmlichen Sandstrahlen können gewünschte Oberflächengüte erzielt werden und zum entfernen von möglichen Überreste von Stützstrukturen.

Anwendungen und Vorteile

  • Entfernung des Supports
  • Ebene, saubere Oberflächen
Prüfungen

Metallurgie


Zur Analyse neuer Materialien und zur Realisierung einer stabilen Prozesskontrolle können Objekte unter metallurgischen Gesichtspunkten getestet werden.

Mögliche Analysen

  • Erstellen von polierten Schnittbildern
  • Mikroskopie (Optit, REM)
  • Dialometer-Test (Wärmeausdehnungskoeffizient, Schmelzpunkt, ...)
  • Rauheitsmessung
  • Bestimmung der Dichte
  • (...)

Mechanische Analysen


Um die Verwendbarkeit von gefertigten Teilen zu bestimmten, können verschiedene mechanische Veränderungen vorgenommen werden.

Mögliche Analysen

  • Zugversuch
  • Härteprüfung
  • (...)

Pulveranalyse


Die Qualität von SLM und SLS gedruckten Bauteilen hängt stark von der Qualität des verwendeten Pulvers ab.

Mögliche Analysen

  • Analyse der Pulvergröße und -verteilung
  • Bestimmung der Pulverkugelform
  • Pulverflussratenprüfung
  • Feuchtigkeitsanalyse
  • (...)

Chemische Behandlungen


Die Additive Fertigung von Polymeren und Metallen kann durch verschiedene chemische Analysen qualitätsgeprüft werden. Speziell für den Kunstoff-3D-Druck können als Nachbearbeitungsschritt spezifische Oberflächeneigenschaften erzielt werden.