Eine überdimensionale Hand wird zur Rapid.Tech 3D 2024 auf die Leistungen des Fraunhofer-Kompetenzfeldes Additive Fertigung aufmerksam machen. Die Hand steht zum einen für das Projekt FingerKIt, mit dem erstmals die Herstellung beweglicher Fingergelenkimplantate möglich wird, und zum anderen für die generelle Fraunhofer-Philosophie einer anwendungsnahen, praxisorientierten Forschung.
Inhaltsverzeichnis
1. Automatisierbarer 3D-Druck-Prozess für Fingergelenkimplantate
2. Beschleunigte Simulation für optimierten LPBF-Prozess
3. 4D-gedruckte Formgedächtnis-Schäume und biobasierte Schaumstoffe
4. Alternative AM-Verfahren und Defekterkennung mit KI
Aktuelle Beispiele aus dem Kompetenzfeld Additive Fertigung stellen Forschende im Forum AM Wissenschaft by Fraunhofer am 16. Mai auf dem Fachkongress der Rapid.Tech 3D sowie an allen Tagen der Veranstaltung in der Ausstellung vor.
Automatisierbarer 3D-Druck-Prozess für Fingergelenkimplantate
Im Projekt FingerKIt haben fünf Fraunhofer-Institute zusammengearbeitet, um erstmals eine durchgängige automatisierbare Prozesskette zur Herstellung individueller und beweglicher Fingergelenkimplantate zu ermöglichen – vom Design über die Fertigung bis zur zertifizierungskonformen Prüfung. Darüber wird Dr. Philipp Imgrund vom Fraunhofer IAPT auf dem Forum berichten.
Bild: Fraunhofer IAPT
„Der Vortrag zeigt, worum es im Fraunhofer-Kompetenzfeld Additive Fertigung geht: Wir betrachten die AM-Kette als Ganzes und unterstützen mit anwendungsnaher Forschung eine erfolgreiche Industrialisierung“, erklärt Dr. Bernhard Müller, Sprecher des Fraunhofer Kompetenzfeldes Additive Fertigung und Mitglied im Fachbeirat der Rapid.Tech 3D. „Schwerpunkte setzen wir dabei auf Innovationen in den Bereichen Software und Simulation, Materialien, Technologien sowie Nachbearbeitung und Qualitätssicherung.“
Beschleunigte Simulation für optimierten LPBF-Prozess
Einen neuen Ansatz für eine softwarebasierte Prozesskette im pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen (LPBF) stellt Thomas Töppel vom Fraunhofer IWU vor. Er zeigt, wie sich Simulationen beschleunigen lassen, um schnell optimierte Prozessparameter zu erhalten.
Die engen Verbindungen zwischen den einzelnen Gliedern der AM-Kette, beispielsweise zwischen Material- und Technologieinnovationen, belegen unter anderem die Vorträge von Dr. Dilip Chalissery vom Fraunhofer IAP und Patrick Springer vom Fraunhofer IPA.
4D-gedruckte Formgedächtnis-Schäume und biobasierte Schaumstoffe
Dr. Chalissery berichtet über die Herstellung von Formgedächtnispolymeren im 4D-Druck. Damit lassen sich gezielt funktionelle Veränderungen in Polyurethan-Schäumen herbeiführen, wenn sich bestimmte Umweltparameter verändern. Künftig können auch andere Werkstoffe gewissermaßen programmiert werden und so die Anwendungsmöglichkeiten des 4D-Drucks erweitern.
Ein neuartiges extrusionsbasiertes additives Fertigungsverfahren stellt Patrick Springer vor. Dabei kommt ein biobasiertes Polymerfilament zum Einsatz, das mit einem physikalischen Treibmittel beladen ist. Auf diese Weise lassen sich Polymerschäume niedriger Dichte herstellen, die mit bisherigen Verfahren nicht 3D-druckbar waren.
Alternative AM-Verfahren und Defekterkennung mit KI
Wie Übergangszonenparameter zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen bei der Multimaterial-Pulverbettfusion zu gestalten sind, ist Inhalt des Vortrags von Timo Schröder vom Fraunhofer IGCV. Neben dem pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen (LPBF) als dominierendem Verfahren zur Herstellung additiver Metall-Komponenten gibt es Alternativen, die insbesondere die Bearbeitung nicht schweißbarer Materialien ermöglichen und damit einen Schwachpunkt des LPBF-Prozesses beseitigen. Dr. Thomas Studnitzky vom Fraunhofer IFAM gibt einen Überblick über diese alternativen Technologien.
Neben Software-, Material- und Technologieentwicklungen rücken schnelle und sichere Prüfverfahren zur Qualitätssicherung des additiven Prozesses zunehmend in den Fokus. Künstliche Intelligenz (KI) spielt dafür eine immer größere Rolle, wie Luke Schüller vom Fraunhofer ILT in seinem Vortrag aufzeigt. Er gibt einen Einblick in die Methoden der LPBF-Qualitätssicherung und stellt außerdem eine neuartige Methode zur Defekterkennung im LPBF-Prozess vor. Dabei kommen eine hochauflösende Zeilenkamera und ein vortrainiertes neuronales Netz zum Einsatz.
Zu allen Vortragsthemen sowie zu weiteren AM-Entwicklungen präsentiert das Fraunhofer-Kompetenzfeld Additive Fertigung an seinem Messestand Exponate und Beispiele zum Anschauen und Diskutieren. (jpk)
