Die additive Fertigungstechnologie, insbesondere das Laserstrahlschmelzen (LPBF) im Bereich Metall, eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Herstellung hochwertiger Produkte. Am Fraunhofer IWU werden innovative Druckstrategien entwickelt, um filigrane Strukturen wie medizinische Implantate und dünnwandige Wärmeübertrager herzustellen. Durch die Integration von Sensoren und Aktoren entstehen Produkte mit hoher Funktionalität und Nutzwert. Darüber hinaus ermöglicht die additive Fertigung wirtschaftliche Herstellung von gedruckten Radträgern aus Aluminium, die sowohl hohe Belastbarkeit als auch ressourceneffiziente Produktion bieten.
Filigrane Implantate: Neue Belichtungsstrategien für höchste Qualität und Funktionalität
Das Laserstrahlschmelzen bietet die Möglichkeit, hochwertige medizinische Implantate mit filigranen Gitterstrukturen herzustellen. Neue Belichtungsstrategien verbessern die Qualität dieser Implantate weiter und ermöglichen eine patientenspezifische Anpassung. Besonders für Stents, die verengte Blutbahnen am Herzen oder im Gehirn offenhalten, sind diese Lösungen geeignet. Die Gitterstruktur des Stents ermöglicht eine kompakte Transportform und dauerhafte Stabilität, während die Verwendung von superelastischen Formgedächtnislegierungen schonende Eingriffe ermöglicht.
Mit der LPBF-Technologie können hochwertige Produkte in kleinen und mittleren Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden. Durch die Integration von Sensoren, Aktoren und Funktionswerkstoffen entstehen Produkte mit hoher Funktionalität und einem hohen Nutzwert. Diese Technologie ermöglicht eine flexible und kostengünstige Produktion von Produkten mit anspruchsvollen Eigenschaften.
Am Fraunhofer IWU liegt ein besonderer Fokus auf der Erforschung und Entwicklung von medizinischen Implantaten mit filigranen Gitterstrukturen wie Stents. Diese Implantate werden verwendet, um verengte Blutbahnen am Herzen oder im Gehirn offen zu halten und so die Durchblutung zu verbessern. Dank der Verwendung von superelastischen Formgedächtnislegierungen kann die Anwendung dieser Implantate schonend erfolgen und eine hohe Patientenzufriedenheit gewährleisten.
Die Herstellung von Stents im LPBF-Verfahren ermöglicht eine individuelle Anpassung und minimalinvasive Eingriffe. Während des Transports zur Engstelle wird der Stent elastisch gefaltet, um eine kompakte Transportform zu erreichen. Die Gitterstruktur des Stents gewährleistet eine dauerhafte Stabilität und minimiert Verschnitt. Dies führt zu einer optimalen Unterstützung der verengten Blutbahnen und ermöglicht schonende Eingriffe.
Neue Belichtungsstrategien führen zu einer signifikanten Verbesserung der Qualität gedruckter Stents. Durch die präzise Parametrierung des Lasers und die optimierte Führung der Laserbahnen werden präzisere Ergebnisse erzielt. Dies ermöglicht eine homogene Verteilung der Energie und minimiert unerwünschte Anhaftungen. Die gesteigerte Produktivität führt zu einer weiteren Steigerung der Qualität gedruckter Stents.
Verbesserte Effizienz: Additive Fertigung ermöglicht optimierte Wärmeübertrager
Wärmeübertrager spielen eine entscheidende Rolle beim gezielten Transfer von Wärmeenergie zwischen verschiedenen Medien. Additive Fertigungsverfahren eröffnen die Möglichkeit, anwendungsoptimierte und äußerst effiziente Wärmeübertrager herzustellen. Insbesondere dünnwandige und mehrfach gekrümmte Strukturen ermöglichen eine verbesserte Effizienz bei der Wärmeübertragung. Die gestalterische Freiheit des 3D-Drucks ermöglicht die Realisierung komplexer Designs, die eine optimale Wärmeübertragung gewährleisten und den spezifischen Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen gerecht werden.
Die additive Fertigungstechnologie des LPBF-Verfahrens ermöglicht den schnellen und ressourceneffizienten 3D-Druck von Wandstrukturen für fluidbasierte Anwendungen wie Hochtemperatur-Wärmeübertrager und Zweiphasen-Dampfkammern. Diese Strukturen tragen zu einer verbesserten Wärmeübertragungseffizienz bei. Zudem erlaubt der LPBF-Prozess die Verarbeitung widerstandsfähiger Materialien, die für den Einsatz in Hochtemperaturanwendungen geeignet sind.
Fraunhofer IWU und Constellium entwickeln Radträger für CityBot
Der EDAG CityBot, ein vielseitiges Roboterfahrzeug, entsteht im Rahmen des Projekts Campus FreeCity. Neben dem Personentransport übernimmt der CityBot auch Reinigungsaufgaben. Die Radträgerkomponente spielt eine zentrale Rolle, da sie das Rad sicher mit dem Fahrgestell und den Lenkmotoren verbindet. In einer erfolgreichen Kooperation mit dem Fraunhofer IWU und Constellium wurde eine maßgeschneiderte Lösung entwickelt, um die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des CityBots zu maximieren.
Die Kombination von LPBF und der Aluminiumlegierung Constellium Aheadd CP1 bietet sowohl wirtschaftliche als auch technologische Vorteile. Das Fraunhofer IWU hat die LPBF-Prozessparameter für einen Standard-Industriedrucker entwickelt, um eine effiziente Produktion zu gewährleisten. Der CityBot, ein multifunktionales Roboterfahrzeug, wird in Kürze im Deutsche Bank Park in Frankfurt am Main einem Praxistest unterzogen, um seine Leistungsfähigkeit und Funktionalität in realen Einsatzszenarien zu evaluieren.
Additive Fertigungstechnologien haben die Herstellung hochwertiger Produkte grundlegend verändert. Durch das Laserstrahlschmelzen können filigrane Implantate wie Stents, effiziente Wärmeübertrager und belastbare Radträger aus Aluminium hergestellt werden. Die LPBF-Technologie ermöglicht die wirtschaftliche Produktion dieser Produkte in kleinen und mittleren Stückzahlen und eröffnet neue Wege für die Integration von Sensoren, Aktoren und Funktionswerkstoffen. Durch kontinuierliche Forschungsarbeit und verbesserte Belichtungsstrategien wird die Qualität der gedruckten Produkte weiter gesteigert und die Produktentwicklung in verschiedenen Branchen revolutioniert.
