Fraunhofer Dresden druckt Turbine mit Laser und Elektronenstrahlen in der Metallschmelze

Dresden, 17. September 2019. Fraunhofer-Ingenieure haben gemeinsam mit Partnern aus Moritzburg das Herz klassischer Kraftwerke, eine Dampfturbine, mit industriellen 3D-Druckern hergestellt – und auch zum Laufen gebracht. Nur die Welle und ein paar Kleinteile entstanden in klassischen Fertigungsverfahren. Zwar wird dieser 1:4-Nachbau einer Siemens-Turbine so zwar nicht in Serie gehen. Die mit Laser- und Elektronenstrahl-Anlagen gedruckte Maschine soll aber demonstrieren, was mittels der sogenannten „additiven Fertigung“ künftig alles möglich ist.

Nur 68 statt fast 3000 Bauteile

„Durch eine besondere Fertigungsplanung sind wir mit 68 Einzelteilen aus Stahl, Titan und Aluminium ausgekommen statt der knapp 3000 Teile, aus denen eine traditionell hergestellte Turbine besteht“, berichtet Projektleiterin Marie Jurisch vom „Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung“ (Ifam). Dies wiederum spare viele Montageschritte und Arbeitszeit. Denn Industrie-3D-Drucker können auch komplexe Strukturen in erzeugen, die sonst aufwendig zusammengeschweißt und geschraubt werden müssten. Und anders als die auf Kunststoff beschränkten 3D-Drucker für Heimwerker können laser- und elektronenstrahlbasierte Drucker auch Hightech-Legierungen verarbeiten, die sich sonst kaum fräsen oder schmieden lassen.

Firma aus Moritzburg übernahm den Laser-3D-Druck

Das Fraunhofer-Team um die Maschinenbau-Ingenieurin Marie Jurisch konzentrierte sich dabei auf die Elektronenstrahl-3D-Drucker. Dabei schmelzen Teilchenstrahlen ein Bett aus Metallpulver auf und formen dabei nach einem Computermodell die Gehäuse für die Turbine und diverse Titan-Bauteile. Die inneren Turbinenstufen und weitere Komponenten erzeugten derweil die Experten von der Moritzburger „H+E-Produktentwicklung GmbH“ mit ihren Laser-3D-Druckern, die für bestimmte Materialien und feine Metallpulver besser als Elektronenstrahl-Anlagen geeignet sind.

Einsatz in Luftfahrt denkbar

Marie Jurisch sieht viele Einsatzmöglichkeiten für solche neuartige Fertigungsverfahren, in denen Laser-3D-Druck, Elektronenstrahlschmelzen, aber auch klassische Techniken wie Fräsen, Drehen und Schmieden kombiniert werden: in der Luftfahrt zum Beispiel, in der Medizintechnik und überall dort, wo besonders anspruchsvolle Legierungen gebraucht werden.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Vor-Ort-recherche Ifam, Oiger-Archiv

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