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Der „Enterprise“-Replikator naht

Projektleiter Prof. Christoph Leyens vom Fraunhofer-IWS Dresden mit einer "Smart Box", also einem industriellen 3D-Drucker für Metall-Werkstücke. Foto: Heiko Weckbrodt

Projektleiter Prof. Christoph Leyens vom Fraunhofer-IWS Dresden mit einer „Smart Box“, also einem industriellen 3D-Drucker für Metall-Werkstücke. Foto: Heiko Weckbrodt

Dresdner Fraunhofer-Ingenieure entwickeln kompakte Industrie-3D-Drucker

Dresden, 1. Juni 2017. Zum Jubiläum „25 Jahre Fraunhofer in Ostdeutschland“ hat das Dresdner Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) neuartige kompakte Industrie-3D-Drucker vorgestellt. Die können aus Stahl-, Titan- oder Alu-Pulver kompliziert geformte Bauteile herstellen, wie sie zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt gebraucht werden. Der Clou: Diese sensor-bestückte „Smart Box“ aus Dresden ist kaum größer als ein Kunststoff-3D-Drucker für Heimwerker, kann aber bis zu einen Meter große hochfeste Bauteile wie aus dem Nichts erzeugen. „Der nächsten Anlagen-Generation werden wir eine Eigenintelligenz einpflanzen, so dass sie Fehler während der Produktion erkennen und korrigieren können“, kündigte IWS-Projektleiter Prof. Christoph Leyens im Internationalen Kongresszentrum Dresden an.

Produktion „in einem Rutsch“

Hintergrund: Manche Bauteile in Raumschiffen oder Flugzeugen sind so kompliziert geformt, dass eine ganze Fabrik notwendig ist, um sie zu produzieren: Pressen, Fräsen, Laserschneider und dergleichen mehr. Als Alternative arbeiten Ingenieure weltweit derzeit daran, kostengünstige industrielle 3D-Drucker zu entwickeln, die selbst kompliziertes Werkstücke aus Metallen und anderen harten Materialien „in einem Rutsch“ erzeugen können – ganz ohne Span-Abfälle.

Additiv-generative Anlagen erzeugen keinen Span-Abfälle

Additiv-generative Fertigung“ nennt man solche Industrie-3D-Drucker im deutschsprachigen Raum. Denn sie fräsen Bauteile nicht etwa aus einem Rohling heraus, sondern erzeugen sie wie in einer Additionsaufgabe: Zunächst studieren sie dafür den eingespeisten Computer-Konstruktionsplan für das Bauteil. Dann schmelzen sie mit einem Laser das passende Metallpulver in ihren Magazinen auf. Die IWS-Ingenieure setzen verwenden dafür einen kleinen, aber leistungsstarken 20-Kilowatt-Laser ein, der etwa eine Million Mal stärker ist als ein Laser-Pointer. Aus der so gewonnenen Metallschmelze erzeugt die Dresdner „Smart Box“ dann Schicht für Schicht das gewünschte Bauteil.

Original (rechts) und Replikation eines Vogelschädels durch industrielle 3D-Drucker (links). Foto: Fraunhofer IWS Dresden

Original (rechts) und Replikation eines Vogelschädels durch industrielle 3D-Drucker (links). Foto: Fraunhofer IWS Dresden

Für Losgröße 1 sind 3D-Drucker-Farmen wie geschaffen

Diese Technologie ist zwar noch recht jung und teuer, weckt aber auch das Interesse anderer Industriezweige jenseits von Luft- und Raumfahrt. Denn wenn die Kosten für solche Lösungen erst einmal gefallen sind, könnten zum Beispiel auch Automobilbauer, Schmuckhersteller oder anderen Unternehmen ganze Fabrikhallen mit solchen Additiv-generativen Anlagen füllen. Und dann wären Einzelanfertigungen für jeden Kunden auch kein Problem mehr. Denn umrüsten müsste man solche 3D-Drucker-Farmen nicht: lediglich neue Baupläne hochladen und das richtige Metallpulver nachfüllen. Vor allem für hochwertige Materialien dürfte sich der Einsatz lohnen, da additiv-generative Anlagen sehr sparsam mit dem Werkstoffen umgehen.

Prof. Metin Tolan wird auf der DPG-Frühjahrstagung in Dresden über die Physik der Enterprise aus den Startrek-Filmen referieren. Foto: Paramount

In der Science-Fiction-Serie über das Raumschiff „Enterprise“ können Besatzungsmitglieder mit Replikatoren beliebige Gebrauchsartikel per Sprachbefehl anfordern. Dort werden die Gegenstände aus Energieteilchen materialisiert – im heutigen 3D-Drucker aus Materialschmelzen. Foto: Paramount

Heimreplikator könnte in Zukunft so selbstverständlich wie eine Waschmaschine sein

Und letztlich könnte diese Technologie sogar Heim-Replikatoren wie auf dem TV-Raumschiff „Enterprise“ ermöglichen: Gekoppelt mit entsprechend vielfältigen Werkstoffkartuschen, Bauplan-Bibliotheken und einer Spracherkennung wäre es durchaus vorstellbar, dass wir in Zukunft daheim nur noch sagen müssen: „Computer, ich brauche für den Empfang heute Abend grünleuchtende Manchetten-Knöpfe!“ – und Minuten später spuckt der 3D-Replikator den gewünschte Schmuck aus.

Autor: Heiko Weckbrodt

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