Die Laser Powder Bed Fusion (LPBF) im Bereich Metall eröffnet durch ihre additive Fertigungstechnologie neue Möglichkeiten für die Herstellung von Produkten mit anspruchsvollen Materialien und integrierten Funktionen. Am Fraunhofer IWU wird an revolutionären Druckstrategien gearbeitet, um filigrane Strukturen wie hochwertige medizinische Implantate und dünnwandige Wärmeübertrager herzustellen. Durch die Verwendung von LPBF können gedruckte Radträger aus Aluminium hergestellt werden, die sowohl hohe Belastbarkeit als auch wirtschaftliche Herstellung bieten. Dies ermöglicht innovative Lösungen in verschiedenen Anwendungsbereichen.
Verbesserte Belichtungsstrategien ermöglichen hochwertige Lösungen bei filigranen Implantaten
Die LPBF-Technologie eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung hochwertiger medizinischer Implantate mit filigranen Gitterstrukturen. Durch neue Belichtungsstrategien werden präzisere Ergebnisse erzielt, wodurch die Qualität der gedruckten Stents weiter verbessert wird. Die Gitterstruktur ermöglicht eine kompakte Transportform und dauerhafte Stabilität. Zudem ermöglicht das LPBF-Verfahren eine patientenspezifische Anpassung der Implantate, wodurch optimale Lösungen für individuelle Bedürfnisse geschaffen werden können.
Die LPBF-Technologie ermöglicht die wirtschaftliche Produktion von anspruchsvollen Produkten in kleinen und mittleren Stückzahlen. Durch die Integration von Sensoren, Aktoren und Funktionswerkstoffen entstehen hochfunktionale Produkte mit einem hohen Nutzwert. Diese Technologie eröffnet neue Möglichkeiten für die Gestaltung und Optimierung von Produkten und ermöglicht eine effiziente und ressourcenschonende Produktion.
Das Fraunhofer IWU hat sich auf die Entwicklung von filigranen medizinischen Implantaten mit Gitterstrukturen spezialisiert, insbesondere auf Stents. Diese Implantate werden verwendet, um verengte Blutbahnen am Herzen oder im Gehirn offen zu halten und so die Durchblutung zu verbessern. Durch die Verwendung von superelastischen Formgedächtnislegierungen werden diese Implantate schonend eingesetzt und bieten eine hohe individuelle Anpassungsfähigkeit.
Die LPBF-Herstellung von Stents ermöglicht die maßgeschneiderte Anpassung und minimalinvasive Eingriffe. Während des Transports zur Engstelle wird der Stent elastisch gefaltet, um eine kompakte Transportform zu gewährleisten. Die Gitterstruktur des Stents bietet langfristige Stabilität und reduziert Verschnitt. Dadurch wird eine optimale Unterstützung der verengten Blutbahnen erreicht und der Eingriff bleibt minimalinvasiv.
Durch den Einsatz innovativer Belichtungsstrategien wird die Qualität gedruckter Stents kontinuierlich verbessert. Dank optimierter Laserbahnen und präziser Laserparameter werden präzisere Ergebnisse erzielt, wodurch eine homogene Energieverteilung und reduzierte Anhaftungen erreicht werden. Diese Fortschritte steigern die Produktivität und tragen zur weiteren Verbesserung der Qualität gedruckter Stents bei.
Additive Fertigungstechnologien optimieren den Übergang von Wärmeenergie
Der gezielte Übergang von Wärmeenergie zwischen verschiedenen Medien erfordert effiziente Wärmeübertrager. Additive Fertigungsverfahren bieten die Möglichkeit, maßgeschneiderte und äußerst effiziente Wärmeübertrager herzustellen. Durch dünnwandige und mehrfach gekrümmte Strukturen wird die Effizienz der Wärmeübertragung verbessert. Die Flexibilität des 3D-Drucks ermöglicht die Umsetzung komplexer Designs, die eine optimale Wärmeübertragung gewährleisten und den spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht werden.
Der LPBF-basierte 3D-Druck ermöglicht die Herstellung von Wandstrukturen für fluidbasierte Anwendungen wie Hochtemperatur-Wärmeübertrager und Zweiphasen-Dampfkammern. Durch die Verwendung dieser Strukturen wird eine verbesserte Effizienz in der Wärmeübertragung erzielt. Darüber hinaus eröffnet der LPBF-Prozess die Möglichkeit, widerstandsfähige Materialien zu verarbeiten, die speziell für Hochtemperaturanwendungen entwickelt wurden.
Radträgerkomponente für EDAG CityBot: Kooperation mit Constellium und Fraunhofer IWU
Im Projekt Campus FreeCity entsteht der EDAG CityBot, ein multifunktionales Roboterfahrzeug, das sowohl für den Personentransport als auch für Reinigungsaufgaben entwickelt wird. Eine Schlüsselkomponente ist der Radträger, der das Rad mit dem Fahrgestell und den Lenkmotoren verbindet. Durch die enge Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IWU und Constellium wurde eine innovative Lösung entwickelt, um die Stabilität und Effizienz des CityBots zu optimieren.
Die Kombination von LPBF und der Aluminiumlegierung Constellium Aheadd CP1 erweist sich sowohl wirtschaftlich als auch technologisch als äußerst vorteilhaft. Das Fraunhofer IWU hat die LPBF-Prozessparameter für einen Standard-Industriedrucker entwickelt, um eine effiziente und kostengünstige Produktion sicherzustellen. Der CityBot, ein vielseitiges Roboterfahrzeug, wird in naher Zukunft im Deutsche Bank Park in Frankfurt am Main einem umfangreichen Praxistest unterzogen, um seine Leistungsfähigkeit und Funktionalität zu bewerten.
Die additive Fertigungstechnologie, insbesondere das Laserstrahlschmelzen, bietet eine revolutionäre Methode zur Herstellung hochwertiger Produkte. Von filigranen Implantaten wie Stents über effiziente Wärmeübertrager bis hin zu belastbaren Radträgern aus Aluminium – die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig. Die LPBF-Technologie ermöglicht die wirtschaftliche Produktion dieser Produkte in kleinen und mittleren Stückzahlen und eröffnet neue Wege für die Funktionsintegration und Anwendungsoptimierung. Durch kontinuierliche Forschungsarbeit und verbesserte Belichtungsstrategien wird die Qualität der gedruckten Produkte weiter verbessert und die Produktentwicklung in verschiedenen Branchen revolutioniert.
