Am 20. August 2025 informieren die Forscher der Universität Duisburg-Essen über bahnbrechende Fortschritte im Bereich des 3D-Drucks, insbesondere durch das Verfahren der Laser-Pulverbettfusion (LPBF). Wie uni-due.de berichtet, hat sich LPBF als ein weit verbreitetes industrielles 3D-Druckverfahren etabliert, das insbesondere in den Sektoren Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Werkzeugbau Anwendung findet. Diese Technologien ermöglichen die Herstellung komplexer und hochbelastbarer Bauteile.
Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Schwerpunktprogramms mit dem Titel „Werkstoffe für die Additive Fertigung“ wurde über einen Zeitraum von sechs Jahren geforscht. Dieses Programm wurde nun erfolgreich abgeschlossen und die gewonnenen Erkenntnisse sind über eine Interlabor-Studie sowie ein Special Issue der Fachzeitschrift Advanced Engineering Materials zugänglich gemacht worden. Dr. Anna Ziefuß, eine der beteiligten Forscherinnen, bezeichnet die Ergebnisse der Interlabor-Studie als einen Meilenstein für Wissenschaft und Industrie.
Standardisierung und Forschungsergebnisse
Die Interlabor-Studie, die als der größte offene Datensatz ihrer Art gilt, umfasste die Mitarbeit von 32 internationalen Laboren. Ziel war es, die standardisierte Fertigung von Bauteilen aus metallischen und polymeren Pulvern zu fördern. Hierbei wurde insbesondere der Vergleich von Materialeigenschaften, Maschinenparametern und Prozessführungen untersucht.
Ein zentrales Ziel dieser Forschungsbemühungen ist die Verbesserung und Standardisierung von Werkstoffen sowie additiven Verfahren. Bereits in 2019 wurde das Schwerpunktprogramm SPP 2122 ins Leben gerufen, das über 30 Forschungsteams in die Entwicklung maßgeschneiderter Pulvern sowie die Funktionalisierung von Nanopartikeln eingebunden hat. Ab dem 10. November 2025 werden die gesammelten Daten der Interlabor-Studie öffentlich verfügbar sein.
Zusätzlich zu LPBF stützt sich die additive Fertigung auf verschiedene andere Verfahren, wie das Schmelzschichtverfahren (Fused Filament Fabrication, FFF) und Robocasting. Laut Informationen von iwn.fraunhofer.de beeinflusst die Fluidrheologie das Druckverhalten bei der Materialextrusion maßgeblich. Dabei wird eine Mischung aus Polymerfilamenten und hochschmelzenden Partikeln genutzt, welche durch eine Düse aufgeschmolzen und verarbeitet werden.
In Projekten wird auch die Datenerhebung durch numerische Simulationen unterstützt, um verschiedene Aspekte des Druckprozesses effizienter zu gestalten. Dies sind wichtige Schritte zur Identifizierung idealer Pastenzusammensetzungen, die für die gewünschten Druckobjekte erforderlich sind.
Der Kontext des 3D-Drucks
3D-Druck, auch als additive Fertigung bekannt, beschreibt Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte durch schichtweises Auftragen von Material. Dieses Verfahren hat sich seit den 1980er Jahren rasant entwickelt und findet Anwendung in einer Vielzahl von Bereichen, darunter Industrie, Forschung, Bauwesen und Medizintechnik. Materialien werden computergesteuert auf Basis von CAD/CAM-Daten verarbeitet, was die Wirtschaftlichkeit bei sinkender Stückzahl und steigender geometrischer Komplexität erhöht.
Die Herausforderungen von 3D-Drucktechnologien sind jedoch vielfältig. Zu diesen zählen rechtliche Aspekte, Gesundheitsrisiken und Materialkosten. Die Ausbildung und Weiterbildung in der additiven Fertigung sind zwar vielfältig, jedoch existiert kein spezieller Ausbildungsberuf in diesem Bereich. Wie Wikipedia deutlich macht, ergeben sich durch den 3D-Druck nicht nur neue Möglichkeiten der Produktion, sondern auch innovative Ansätze in der Forschung, wie Bioprinting zur Herstellung von Organen und Geweben.
Zusammenfassend steht der 3D-Druck an einem Wendepunkt, an dem die Standardisierung und die Verbesserung der Verfahren entscheidend für die weitere Entwicklung neuer Materialien und technischer Anwendungen sind. Die Ergebnisse der laufenden Forschungsprojekte versprechen, weitreichende Auswirkungen auf die Industrie zu haben.
