Fachausschuss
Additive Fertigung

Der DGM-Fachausschuss beschäftigt sich mit allen Fragen entlang der Prozesskette: Von der Rohstoffaufbereitung über die Bewertung, Charakterisierung und Qualifizierung von Werkstoffen und ihrer Eigenschaften bis hin zur Nachbehandlung des Bauteils. Mitglieder sind deshalb Wissenschaftler ebenso wie Rohstoff- und Anlagenhersteller, Produzenten und Anwender aus der Industrie, wobei die komplette Werkstoffpalette (Kunststoffe, Metalle, Keramiken, Gläser, etc.) eine Rolle spielt.

In Lagen denken

Der Fachausschuss befindet sich mit thematisch verwandten Ausschüssen des VDI und des DVS sowie den an der Normungsarbeit beteiligten Gruppen und der Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung in ständigem Austausch. Neben der Vorbereitung eigener Tagungen werden auch weitere Konferenzen, etwa das "International Symposium Materials Science and Technology of Additive Manufacturing", unterstützt.

Die schichtweise Konstruktion von Bauteilen auf der Basis von digitalen 3D-Daten ermöglicht beinahe beliebige geometrische Formen. Die Vorteile liegen dabei auf der Hand. Einerseits kann durch Additive Fertigung viel Material (und damit auch Gewicht) eingespart werden, andererseits ergeben sich für Konstrukteure und Werkstofftechniker völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten. Deshalb hat die Additive Fertigung in den letzten Jahren, etwa in der Luft- und Raumfahrtindustrie oder der Energie- und Medizintechnik, zunehmend an Bedeutung gewonnen.

Wenn es gelingt durch Additive Fertigung Ersatzteile in einer mit heutigen Standardverfahren hergestellten Qualität herzustellen, hätte dies für Lagerhaltung, Transport und Kundenservice weitreichende Folgen. Deutschland ist in diesem Bereich schon sehr gut aufgestellt. Trotzdem sind zukünftig noch zahlreiche Probleme zu meistern.

Das richtige Material an die richtige Stelle

Um die hohen Erwartungen an Additive Verfahren zu erfüllen, ist die Bereitstellung und Auswahl geeigneter Werkstoffe mit gewünschter Eigenschaftspalette ein entscheidender Schlüssel für den technischen Durchbruch. Ein besseres wissenschaftlich-technisches Verständnis des Material- und Werkstoffverhaltens und dessen Optimierung über die gesamte Prozesskette hinweg ist dabei unabdingbar, um „das richtige Material an die richtige Stelle zu bringen“. Gerade auf dem Gebiet des „Multi-Material-Design“ besteht ein dringender Forschungsbedarf. Der effektive Erkenntnistransfer in die industrielle Praxis muss in den nächsten Jahren ein weiterer Schwerpunkt sein. Um die gesamte Prozesskette mit einbeziehen zu können sind Aspekte der Materialwissenschaften und Werkstofftechnik, der Chemie, des Anlagenbaus und der Ingenieurwissenschaften zu berücksichtigen.

Um die international gute Position Deutschlands beizubehalten und auszubauen, sind in Zukunft verstärkte Forschungsanstrengungen wichtig, unter anderem auch zur prozessbegleitenden Qualitätssicherung, Materialeffizienz und funktionsangepasstem Werkstoffeinsatz sowie zur werkstoffgerechten Konstruktion und Auslegung neuer, additiv hergestellter Strukturen (Gitterstrukturen, Multi-Material-Strukturen, o.ä.). Hierzu bedarf es abgestimmter F&E-Programme, bei denen sowohl die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) als auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) involviert werden sollten.

Ziele

Additive Fertigungsverfahren haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Während in den Anfängen der Technologie die Herstellung von Prototypen und Modellen im Vordergrund stand, haben Additive Verfahren heute bereits Einzug in die Serienfertigung gefunden. Im Gegensatz zu konventionellen Fertigungsverfahren entsteht das Bauteil bei der Additiven Fertigung direkt auf Basis von CAD-Daten durch schichtweisen Aufbau. Zu den Verfahren zählen u.a. Stereolithografie, selektives Laserschmelzen, selektives Lasersintern, Fused Deposition Modeling (FDM), Laminated Object Modelling und 3D Printing. Die weiteste Verbreitung in der Serienfertigung haben laserbasierte Verfahren metallischer Komponenten beispielsweise in der Dentalbranche gefunden. Populär und preiswert ist FDM im Bereich Kunststoffe zur Fertigung individueller Teile - von Spielzeugen bis Designmodellen.

Additive Fertigung ist ökonomisch einsetzbar bei der parallelen Fertigung sehr kleiner Bauteile in größeren Stückzahlen oder der Einzelfertigung von Teilen mit einer hohen geometrischen Komplexität. Dabei nimmt die Wirtschaftlichkeit mit steigender Komplexität der Bauteilgeometrie zu. Neue Entwicklungen erlauben auch den simultanen Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe und die Integration von Funktionen.

Aufgrund der technischen Möglichkeiten, aber vor allem auch durch die Verifizierung des enormen Potenzials in immer weiteren Bereichen, hat sich das sogenannte Rapid Manufacturing oder Direct Manufacturing etabliert. Zunehmend werden Anwendungsbereiche erschlossen, die über den Modellbau und das Prototyping hinaus in die direkte Fertigung mit Additiven Verfahren weisen. Dazu werden neue Maschinen und Konzepte entwickelt: Der Prototyper wandelt sich zum Fabrikator. Diese Entwicklung zur losgrößenunabhängigen Fertigung von kundenspezifischen Serien mit Einzelteilcharakter (customization, customized mass production) wird die Fertigungstechnik insgesamt revolutionieren.

Vor diesem Hintergrund wurde der FA „Additive Fertigung“ in der DGM gegründet. Der Fachausschuss soll u.a. folgende Themenfelder bearbeiten:

  • Datenaufbereitung
  • Werkstoffe
  • Prozesse
  • Qualitätssicherung

Darüber hinaus steht der FA mit dem ISO/TC 261 „Additive Manufacturing“, dem FA 105 „Additive Manufacturing" des VDI und dem FA 13 „Generative Fertigung - Rapidtechnologien“ des DSV in Kontakt. Auch Kontakt zur Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung werden zur Stärkung des Gremiums genutzt.
Eine zentrale Aufgabe des FA soll es sein, verfahrens- und werkstoffübergreifende Themen zu diskutieren, um Synergieeffekte besser als bisher zu nutzen.

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