Am 12. März 2026 wurde an der Universität Kassel eine innovative Forschungsanlage für additive Fertigung eingeweiht. Diese Technik, auch bekannt als 3D-Druck, gewinnt zunehmend an Bedeutung sowohl in Forschung als auch in Industrie. Produkte werden schichtweise nach digitaler Vorlage hergestellt, was die Kosten senkt und komplexe Geometrien ermöglicht. Das Eröffnungsevent fand im Beisein von Timon Gremmels, dem hessischen Minister für Wissenschaft und Forschung, statt, der die Relevanz dieser Anlage zur Optimierung von Fertigungsprozessen hervorhob. Dr. Oliver Fromm, Kanzler der Universität Kassel, ergänzte, dass insbesondere die Materialwissenschaft und die entsprechende Infrastruktur von großer Bedeutung seien.

Die neue Anlage soll die Entwicklung von Werkstoffen beschleunigen. Sie kann sowohl Metall als auch Kunststoff verarbeiten, wobei Metallpulver und -drähte schichtweise aufgeschweißt werden. Ein besonderes Merkmal ist die Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung Probe für Probe oder Schicht für Schicht zu variieren. Dadurch entsteht eine Material-Bibliothek, die für zahlreiche Anwendungen nützlich ist, unter anderem in der Elektromobilität.

Modernste Messtechnik in der Fertigung

Ein herausragendes Merkmal der neuen Forschungsanlage ist der Einsatz modernster Messtechnik. Die hellste Labor-Röntgenquelle der Welt wird genutzt, um den strukturellen Aufbau der Proben in Echtzeit zu verfolgen. Ziel dieser umfassenden Untersuchungen ist es, neue Legierungen zu finden, deren Eigenschaften mit jenen von Legierungen mit Seltenen Erden vergleichbar sind. Zur Auswertung der gesammelten Daten und zur Optimierung der neuen Legierungen kommt auch künstliche Intelligenz zum Einsatz. Darüber hinaus soll ein „digitaler Zwilling“ des Werkstücks erstellt werden, um das Verhalten des Materials vorherzusagen.

Die Investition in diese hochmoderne Anlage beträgt über 2 Millionen Euro und wurde maßgeblich von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert. Dies würde die Wettbewerbsfähigkeit der Universität Kassel im Bereich der Materialwissenschaften erheblich stärken.

Fortschritte in der Metallverarbeitung

Parallel zu den Entwicklungen in Kassel haben Forscher am California Institute of Technology (Caltech) Fortschritte in der additiven Fertigung metallischer Mikrostrukturen erzielt. Die neue Methode, die als Hydrogel Infusion Additive Manufacturing (HIAM) bekannt ist, ermöglicht eine präzise Steuerung sowohl der geometrischen Form als auch der chemischen Zusammensetzung von Legierungen. Diese Technik basiert auf der Verwendung von organischem Hydrogel, das mit Metallionen durchtränkt wird. Nach einem speziellen Kalzinierungsprozess entstehen daraus metallische Legierungen mit definierten mechanischen Eigenschaften.

Professorin Julia R. Greer betont die Möglichkeiten zur Optimierung der chemischen Zusammensetzung von Materialien, wie zum Beispiel Kupfer-Nickel-Legierungen, deren Festigkeit stark vom Verhältnis der verwendeten Metalle abhängt. Diese optimierten Legierungen haben das Potenzial, die mechanischen Eigenschaften der verwendeten Metalle erheblich zu steigern.

Zusätzlich wird an der Fraunhofer IGCV an verschiedenen neuen Technologien gearbeitet, um die additive Fertigung weiterzuentwickeln. Hierzu zählen hybride Bauweisen, bei denen Teile effektiv kombiniert werden, um sowohl Kosteneffizienz als auch Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Projekte wie FASTMULT und Coldspraymult erforschen auch innovatives Hochdruck-Kaltgasspritzen zur Kombination schwer fügbarer Materialien. Ferner steht das Liquid Metal Printing (LMP) im Fokus, wo flüssige Aluminiumtröpfchen zur Herstellung benötigt werden, um Produktionskosten und Fertigungszeiten zu senken.

Die Entwicklungen in der additiven Fertigung zeigen das enorme Potenzial dieser Technologien auf. Die Kombination aus modernen Verfahren und der gezielten Materialforschung wird zukünftig maßgebliche Veränderungen in zahlreichen Industrien bewirken. Ob in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik oder im Maschinenbau – die Möglichkeiten sind nahezu unbegrenzt.