Faserverbundmaterialien können (in Abhängigkeit von Faser und Matrixmaterial) so fest und steif sein wie Titan, aber leichter als Aluminium. Sie sind immun gegen Frost, UV-Strahlen und Korrosion. Deshalb kommen sie im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt sowie im Sport- und Freizeitbereich immer öfter zum Einsatz. Ihr Problem: Das Recycling ist teuer, aufwendig und energieintensiv. Abhilfe schaffen wollen die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF). Die dort tätigen Forschenden betten Endlos-Cellulosefasern in eine biobasierte Matrix ein – mit Hilfe des 3D-Drucks. Details zum Verfahren erläutert in dieser Folge Projektleiter Sathis Kumar Selvarayan.

In Industrie und Landwirtschaft fallen täglich Tonnen von Produktionsrückständen an. Das sind beispielsweise Spreustroh, Erodierschlämme, Papierstsäube, Holzmehl, Obstkerne, Muschelkalk oder auch Shrimps-Schalen. Bisher werden sie häufig deponiert, kompostiert oder „energetisch verwertet“, also verbrannt. Das will eine Kooperation sächsischer Hochschulen ändern. Die beteiligten WissenschaftlerInnen wollen die Reststoffe einsammeln, aufbereiten und mit verschiedenen 3D-Druck-Verfahren zu neuen Produkten umwandeln – im Sinne der Nachhaltigkeit. Details dazu erklärt in dieser Folge Henning Zeidler, Professor für additive Fertigung an der TU Bergakademie Freiberg.

Für Privatleute eignen sich drei verschiedene Druckverfahren: Das Schmelzschichten (Fused Filamant Fabrication, FFF), die Stereolithografie (SLA) und – mit Einschränkungen – das selektive Lasersintern (SLS). Doch was ist für wen sinnvoll? Wo liegen die Vor- und Nachteile? Und was kostet der Spaß? Antworten gibt in dieser Folge Christian Pfarr. Er ist Anwendungsingenieur bei der Igo3D GmbH, einem der größten 3D-Druck-Reseller in Europa. Außerdem ist er ein erfahrener Maker.

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.