In der Industrie werden Metallteile derzeit meist mittels pulverbettbasiertem Laserstrahl-Schmelzen (LPBF) gedruckt. Gute Maschinen mit vier Strahlquellen bringen rund 100 cm3 Material pro Stunde in Form. Die Berliner Firma Gefertec verzehnfacht diese Aufbaurate mit ihrem „3DMP“-Verfahren. Dazu wird ein kontinuierlich zugeführter Draht im Lichtbogen aufgeschmolzen; die Schmelze wird parallel über eine ausgeklügelte Kinematik auf dem Substrat abgelegt. Es entsteht eine endkonturnahe Form, die abschließend in einer Werkzeugmaschine nachbearbeitet werden muss. Technologische Details und mögliche Einsatzgebiete dieser außergewöhnlichen Form der additiven Fertigung erläutert Sascha Ungewiss, Leiter Business Development bei Gefertec.

Die Formula Student Germany 2021 steht in den Startlöchern. Ab dem 16. August sausen Studententeams aus verschiedenen Ländern mit ihren selbstkonstruierten Rennwagen über den Hockenheimring. Mit dabei ist das Team MunichMotorsport von der Hochschule München. Team-Chefin Martina Langen sowie Fahrer und 3-D-Druck-Experte Maximilian Schau erläutern in dieser Folge, welche Teile sie additiv aufgebaut haben – und warum. Das Ergebnis ist beeindruckend: Ihr E-Rennwagen wiegt nur 178 kg und beschleunigt in weniger als 2 s von 0 auf 100 km/h. Das Aerodynamik-Paket erzeugt einen Anpressdruck, der das Fahren an der Decke erlauben würde.

Wer additiv Metallteile aufbauen will, braucht mehr als „nur“ einen 3-D-Drucker. Zusätzlich nötig ist erweitertes Know-how in Sachen Design, Konstruktion, Arbeitssicherheit, Datenaufbereitung, Post-Processing und Qualitätssicherung.

Vermittelt wird dieses Wissen u.a. vom Institut für werkzeuglose Fertigung (IwF). Die Aachener bieten aber nicht nur Einsteigerseminare mit einschlägigem Praxisteil im Labor. Sie kümmern sich auch um kundenindividuelle Probleme, gegebenenfalls auch vor Ort. Details der Angebote erläutert Geschäftsführerin Dr. Julia Kessler.

Die künstliche Hüfte passt perfekt, das neue Knie knickt ohne Knirschen und Knacken: Mittels 3-D-Druck lassen sich Prothesen leicht personalisieren.
Forschern aus Breslau, Chemnitz und Dresden reicht das aber nicht. Sie integrieren Sensoren, die etwa bei Entzündungsreaktionen per Funk Alarm schlagen.
Außerdem integrieren sie Fasern in individualisierte Schädelimplantate. Dadurch wird der Knochenersatz hochfest, ohne hochgewichtig zu sein.
Im April hat sich die Forschergruppe formiert zum Zentrum „Additive Technologien für Medizin und Gesundheit (ATeM)“.
Was an diesem Zentrum aktuell passiert ­ ­– und in der Pipeline ist –, erklären Christoph Leyens, Leiter des Fraunhofer Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) sowie Lothar Kroll, Wissenschaftlicher Direktor für Leichtbau- und Textiltechnologien am Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU).

Egal ob Wohnhäuser, Büroimmobilien, Industriehallen oder Straßen und Brücken – in so ziemlich jedem Bausektor werden Betonfertigteile eingesetzt. Der Markt ist gigantisch. Alleine in Deutschland gibt es etwa 700 Hersteller. Bei komplexen Teilen setzen sie auf Schalungsmodule, die zusammengepuzzelt werden müssen. Oder sie sägen Bretter auf Maß und fügen sie passgenau. Beides ist zeitaufwendig – und entsprechend teuer. Abhilfe schaffen will das Jungunternehmen Aeditive. Die Norderstedter haben den Spritzbeton-Drucker „Concrete Aeditor“ entwickelt. Er basiert im wesentlichen auf zwei Industrierobotern, einer eigens entwickelten Spritzdüse und smarter Software. Details und Einsatzgebiete erklärt Mitgründer und Geschäftsführer Alexander Türk.

Pro Jahr werden in Deutschland rund 75.000 Patienten in den Operationssaal geschoben, um einen Bypass zu empfangen. Damit werden Engstellen oder Defekte im kardiovaskulären System umgangen. Oft besteht dieses aderförmige Gebilde aus einem Polymergewebe. Problematisch daran: Der Kunstfaser-Schlauch setzt sich schnell wieder zu.

Deshalb wollen Forschende aus Kiel nun naturnahe Gefäße auf Basis lebender Zellen im 3-D-Drucker herstellen. Kopf des Teams ist Rouven Berndt, Oberarzt für Herzgefäßchirurgie an der Universitätsklinik Schleswig-Holstein. Er erklärt in dieser Folge, wie der Fertigungsprozess funktioniert und wann die Technik in den klinischen Alltag Einzug halten könnte.

Gut für die Gesundheit, gut für das Gewissen und gut für den Planeten: Das Wiener Start-up Revo Foods hat eine Technologie entwickelt, mit der Geschmack, Textur und Aussehen von Seafood-Produkten genau nachgebildet werden können. Im 3-D-Druckprozess werden Pasten aus Erbsenproteinen, Algenextrakten, Pflanzenfasern und Ballaststoffen geschickt in Form gebracht. Geschäftsführer Robin Simsa erklärt Details.

Man kennt es aus dem Büro-Laserdrucker: Eine elektrostatisch aufgeladene Walze zieht überall dort Toner an, wo sie via Laser entladen wurde. Anschließend legt sie das Pulver auf dem Papier ab. Ein Team um Prof. Dr. Danka Katrakova-Krüger von der TH Köln hat diese Idee nun zum 3-D-Druck-Verfahren weiterentwickelt. Die Forschenden bringen einfach sehr, sehr viele Schichten auf das Papier! Irgendwann entstehen auf diese Weise 3-D-Bauteile. Jedenfalls dann, wenn man den richtigen Toner nimmt. Das funktioniert auch im Weltall, sogar im Multimaterial-Mix.

Das Ziel ist sportlich: Innerhalb von nur einer Sekunde sollen rund 1 Mio. Zellen auf Vitalität geprüft und dann zielgenau auf einem Substrat abgelegt werden. So entstünde pro Sekunde etwa 1 mm3 biologisch aktives Material. Vorgenommen haben sich das vier WissenschaftlerInnen aus Bayern.

Der Physiker im Team ist Heinz P. Huber, Leiter des Laserzentrums der Hochschule München. Er erläutert das Funktionsprinzip: „Wir schießen mit einem Ultrakurzpulslaser von unten auf eine Glasfläche. Auf dieser befinden sich die Zellen, eingebettet in ein Hydrogel.“

Der stark fokussierte Laser erzeuge mit seiner Pulsenergie von 5 µJ und einer Pulsdauer von 500 fs eine winzige Plasmaexplosion unmittelbar unterhalb einer Zelle. Dadurch entstehe eine Druckwelle, die ihrerseits einen Jet ausbilde. „An dessen Spitze fliegt die Zelle“, so Huber, „aber nur kurz.“ Sie lande zielgenau auf einem Trägergerüst oder in einem Nährmedium.

Wie es weitergeht, erklärt der Professor in dieser Podcast-Folge.

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Forscher des Fraunhofer IFAM in Dresden haben ein Produktionsverfahren entwickelt, mit dem sich komplexe Metallteile vergleichsweise leicht herstellen lassen – auch im Weltall. Basis sind 3-D-gedruckte Formen aus Kunststoff. Dort hinein werden erwärmte Metallsuspensionen gegossen. Sobald die Masse ausgehärtet ist, kann entformt und gesintert werden. Das funktioniert auch in Schwerelosigkeit. Interessant ist das einfache Verfahren nicht nur für große Auto-, Luft- und Raumfahrt-Konzerne, sondern auch für kleine Betriebe. Details verrät Mitentwickler Thomas Studnitzky.

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