Ganz großes Kino: Die Maschine kommt daher in der Form eines aufgeschnittenen Icosaeders, sieht also aus wie ein unvollendeter, unrunder Fußball aus Dreiecken. Ins Innere ragen fünf Kugelgewindetriebe. Sie führen mit faszinierender Leichtigkeit einen gewichtigen Bearbeitungskopf. Das Zuschauen ist fast hypnotisch…
Der Bearbeitungskopf kann verschiedene Systeme und Werkzeuge aufnehmen: eine Pulverauftragsdüse mit Diodenlasern, eine Drahtzuführung mit Lichtbogengenerator, einen Polymer-Granulat-Extruder sowie unzählige Fräser und Bohrer. Es lassen sich also sowohl Kunststoffe als auch Metalle auftragen und in einer Aufspannung final in Form bringen. Entwickelt wurde die „eierlegende Wollmilchsau“ vom 15-köpfigen Team der Metrom GmbH aus Hartmannsdorf bei Chemnitz. Details erklärt in dieser Folge der Cheftechniker im Unternehmen: Marcus Witt.

Kunststoffschäume eignen sich hervorragend für Leichtbaukonstruktionen, für Verpackungen, für Möbel oder als Isolierung.
Sie zu drucken, war bisher schwierig. Etwaige Versuche mündeten wegen der Materialeigenschaften regelmäßig in schaumigen Sauereien.
Ändern kann das eine verblüffend einfache aber sehr effektive Verschlussdüse vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart.
Wie sie funktioniert, erklärt in dieser Folge ein maßgeblichen Mitentwickler: Jonas Fischer.

Beim 3D-Druck gibt es generell eine Krux: Wer große Bauteile schnell in den Händen halten will, muss grobe Strukturen und Oberflächen akzeptieren. Wer hingegen feine Details wünscht, sollte viel Zeit mitbringen.
Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ändern das nun. Ihren Ansatz nennen sie „Light-Sheet 3D Printing“. Er basiert auf einem speziellen Harz, dass nur dort aushärtet, wo sich zwei Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen kreuzen.
Das Druck-Prozedere: Zuerst wird mit blauem Licht das Schichtbild von unten in den Kunststoff projiziert. Dadurch wird das Material entlang des Strahlenkanals selektiv aktiviert. Dann strahlt ein roter Laser von der Seite eine Art „Lichtblatt“ in den Bauraum und härtet die Ebene aus.
Dieser Ablauf wiederholt sich tausendfach – in der Dauer eines Wimpernschlags. Entsprechend schnell sind die ultrafein aufgelösten Bauteile fertig.
Details zum Verfahren und etwaigen Anwendungsgebieten erklärt in dieser Folge einer der maßgeblichen Mitentwickler: Postdoktorand Vincent Hahn.

Das Unternehmen innovatiq aus Feldkirchen bei München hat einiges im Köcher: Es zählt zu den 3D-Druck-Pionieren in Deutschland, bringt mit einer innovativen Maschinenarchitektur u.a. Silikone in fast jede Form, ist heute Teil der Arburg-Gruppe und sucht für anstehende Geschäftsfelderweiterungen Menschen, die sich für die additive Fertigung begeistern – Quereinsteiger inklusive. Details zu allen Punkten erläutert in dieser Folge Geschäftsführer Florian Bautz.

Normale Spiegel, wie sie etwa in Badezimmern zu finden sind, reflektieren lediglich gut 90% des Lichts. Bragg-Spiegel sind da deutlich besser: Sie kommen auf nahezu 100%. Doch das ist nicht alles: je nach Aufbau können sie ausgewählte Lichtfarben durchlassen – und andere Wellenlängen reflektieren. Genutzt werden solche Bauteile u.a. in Kamerasystemen und Sensoren sowie in der Lasertechnik und der Mikroskopie. Hergestellt werden sie bislang in teuren Vakuumanlagen, etwa mittels des thermischen Aufdampfens. Forschende am Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) schaffen das jetzt mit einem Tintenstrahldrucker. Wie das funktioniert – und wo überall das genutzt werden kann –, erklärt in dieser Folge der Direktor des Lichttechnischen Instituts, Uli Lemmer.

An der Bremer Jacobs University wurde gerade der größte Delta-3D-Drucker der Welt konstruiert. In seinem Inneren können Kunststoffbauteile mit einem Radius von 1,5m und einer Höhe von 2m entstehen. Geistiger Vater des Giganten ist Yilmaz Uygun. In dieser Folge erläutert der Professor, welche Kunststoffe in welcher Geschwindigkeit und mit welcher Präzision verarbeitet werden können. Auf die Frage, wie groß die Maschinen künftig noch werden können, antwortet er augenzwinkernd: „The Sky is the Limit!“

Es gibt wohl kaum ein Rezept für Bauteile, dass so nachhaltig ist wie dieses: Man nehme beispielsweise Holzspäne, ergänze sie mit ein paar Additiven und setze dann einen Pilz darauf an, der lignocelluloses Material mag. Anschließend fülle man die Masse in Kartuschen und bringe sie mittels Delta-3D-Drucker in Form. Nun wird gewartet, bis das Pilzmycel die Struktur durchzogen hat. Abschließend kommt alles in den Ofen – fertig. Auf diese Weise lassen sich Schallabsorber, Verpackungsmaterialien und vielleicht auch irgendwann extraterritoriale Habitate bauen. Details zum „FungiFacturing“ erklären in dieser Folge Lina Vieres und Ilhan Kahraman vom Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik – kurz Umsicht – aus Oberhausen.

Es ist schnell, verursacht vergleichsweise geringe Stückkosten, erlaubt große Bauräume, biete eine breite Materialauswahl, verlangt kaum Stützstrukturen und verursacht keine Spannungen im Bauteil: das BinderJetting.
Durch diese Vorteile wird das Verfahren zum Herausforderer des bisherigen Platzhirsches in der Industrie: dem pulverbettbasierten Laserschmelzen (LPBF).
Doch wo so viel Licht, da auch Schatten: Das Verfahren ist mehrstufig, verlangt einen Sinterofen und erreicht nicht die gleichen Materialdichten wie das LPBF. Außerdem können sich die Bauteile durch den Schrumpfungsprozess im Ofen verformen.
Details zum BinderJetting und zu den sinnvollen Anwendungsgebieten erläutert in dieser Folge Leonardo Scardigno, General Manager beim der AM-Pioneers GmbH, einem Reseller für industrielle 3D-Drucker. Unter anderem im Portfolio der Esslinger: Die BinderJetting-Maschinen vom US-Branchenriesen Desktop Metal.

Beim ersten Blick auf die Fahrräder der Bike-Manufaktur Urwahn traut man seinen Augen nicht: Beim Rahmen fehlt das durchgehende Sattelrohr! Das spart nicht nur Gewicht, es bietet obendrein Federkomfort.
Realisierbar wird diese außergewöhnliche Formgebung mit Hilfe der additiven Fertigung: Außer dem Bereich unter dem Sattel stammen auch Steuerrohr, Ausfallenden und Tretlagergehäuse aus dem 3D-Drucker.
Details zum Produktionsprozess sowie zum Fahrgefühl erläutert in dieser Folge der Designer des Rads: Sebastian Meinecke. Er ist Mitgründer und Geschäftsführer der Urwahn Engineering GmbH.