Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IWS ihre Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf komplexe, großvolumige Bauteile wie beispielsweise Brennkammern für Wasserstoff-Energiesysteme, Schaufelradeinhausungen für Turbinen und andere komplexe Maschinen-Komponenten oder Werkzeuge. Die additive Fertigungsanlage des Herstellers Farsoon basiert auf dem selektiven Laserstrahlschmelzen im Pulverbett. Sie kann aus Aluminium, Titan, Nickel, Eisen, Kupfer und anderen metallischen Pulvern schichtweise besonders große Bauteile mit komplexer Geometrie erzeugen.

Neue Fertigungsprozesse und Wertschöpfungsketten

Mit diesem Verfahren versucht das Fraunhofer IWS – gemeinsam mit der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) – im Verbundvorhaben „SpreeTec neXt“ unter anderem in der Lausitz neue Fertigungsprozesse und Wertschöpfungsketten für die Zeit „nach der Kohle“ zu etablieren. Auch neue Geschäftsmodelle für die Reparatur schwer verfügbarer landwirtschaftlicher, energietechnischer oder industrieller Ersatzteile sind damit absehbar.

Alleinstellungsmerkmale für den regionalen Mittelstand

„Mit solcher Anlagentechnik kann sich der ostdeutsche Mittelstand mit Hilfe des Fraunhofer IWS besondere Alleinstellungsmerkmale erarbeiten“, betont Institutsleiter Prof. Christoph Leyens. „Vor allem in der Transformationsregion Lausitz geben Projekte wie ‚SpreeTec neXt‘ der regionalen Wirtschaft neue Impulse.“ 3D-Drucker sind in der Region zwar längst im Einsatz, nur sind diese Geräte in ihren Möglichkeiten meist limitiert: Sie sind beispielsweise lediglich auf Kunststoff-Prototypen spezialisiert, können nur vergleichsweise kleine metallische Komponenten erzeugen oder zwar große, aber dafür eher weniger komplex geformte Bauteile mit anderen Fertigungsverfahren wie dem Auftragschweißen. Moderne 3D-Drucker wie die am Fraunhofer IWS sollen die Karten nun neu mischen: Die neue AM-Anlage kann Bauteile generieren, die bis zu 62 mal 62 mal 110 Zentimeter messen.

Dezentrale additive Fertigung für kleine Losgrößen oder schwer beschaffbaren Ersatz

„Damit bietet diese Anlage ganz neue Möglichkeiten, selbst sehr große Bauteile mit komplexer Geometrie in hoher Qualität additiv zu fertigen“, erklärt Dr. Lukas Stepien, der am Fraunhofer IWS die Gruppe für Pulverbettverfahren und Drucken leitet. „Damit eröffnet sie Einsatzchancen für den industriellen 3D-Druck in noch mehr Branchen und Anwendungen.“ Vorstellbar ist beispielsweise ein dezentrales Additive Manufacturing (AM) überall dort, wo permanent neue Komponenten und Werkzeuge für kleine Losgrößen gebraucht werden oder Ersatzkomponenten nur schwer zu beschaffen sind. Interessant ist das unter anderem für den Automobilbau, die Luft- und Raumfahrt, die Energieanlagenwirtschaft und den Werkzeugbau. Derartige AM-Großanlagen können künftig auch die schnelle Ersatzteilbeschaffung für hochwertige Landmaschinen im Agrarsektor erleichtern.

Neues Innovationszentrum soll auch regionalen Strukturwandel stärken

Im Zuge von „SpreeTec neXt“ wollen die Projektpartner bis 2029 in der Lausitz ein Innovationszentrum etablieren, das den regionalen Strukturwandel stärkt. Dafür arbeiten BTU und Fraunhofer in der Additiven Fertigung zusammen. Das Fraunhofer IWS bringt hier seine besondere Expertise in der Additiven Fertigung, der Prozessentwicklung sowie der Werkstoff- und Bauteilanalytik ein. Die BTU widmet sich vor allem der Grundlagenforschung für die AM-Prozesse. Geplant ist, in der Lausitz dauerhaft ein gemeinsames Labor von Fraunhofer und BTU einzurichten, um eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung zu unterstützen. Das Team soll dann kleine und mittelständische Unternehmen aus der Transformationsregion beim Einsatz fortgeschrittener Technologien rund um die additive Fertigung beraten, Beschäftigte solcher Betriebe weiterbilden und das Wachstum eines AM-Clusters in der Lausitz unterstützen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wird diese konkreten Teilaufgaben von „SpreeTec neXt“ mit je fünf Millionen Euro fördern.