KW 36

Von der Natur abgeschaut

Bauteil
Das Bauteil aus dem 3D-Drucker von SLM Solutions ist fast ein Drittel leichter als vergleichbare Bauteile aus herkömmlichen Herstellungsverfahren
Warum können Vögel fliegen? Ein wesentlicher Grund ist ihr idealer Knochenbau. Im Inneren ihrer Knochen befinden sich Hohlräume – ein doppeltes Plus: Sie minimieren das Gewicht des Skeletts und ermöglichen zugleich ausreichend Stabilität. Die Luftfahrt will sich das Prinzip zum Vorbild nehmen, um Flugzeuge leichter und sparsamer zu machen. Neue 3D-Druckverfahren machen es möglich. Einer der weltweit besten Drucker kommt aus Schleswig-Holstein. Das dort ansässige Unternehmen, die SLM Solutions Group AG, hat eine Maschine entwickelt, die neuartige Bauteile noch schneller und in besserer Qualität druckt als alle anderen 3D-Drucker der Größenordnung – ein Innovationsvorsprung, der auf dem weltweiten Milliardenmarkt 3D-Druck von unschätzbarem Wert ist.

Schneller zum besseren Bauteil

SLM Solutions baut Maschinen für das sogenannte selektive Laserschmelzen. Damit können auch Metallteile gedruckt werden, die im Inneren Hohlräume haben – bei herkömmlichen Guss- oder Fräsverfahren nicht denkbar. Diese Kammern sind von außen nicht zugänglich, genauso wie bei den bereits erwähnten Vogelknochen. Dadurch lässt sich das Gewicht der Teile teils um ein Drittel reduzieren. Für die Luftfahrt – wo um jedes Gramm weniger Gewicht gerungen wird – eröffnet dies völlig neue Möglichkeiten der Leichtbauweise.

Bei dem 3D-Druckverfahren wird eine hauchdünne Schicht Metallpulver auf eine Platte aufgetragen und die Kontur anschließend von einem Laser geschmolzen. Dann senkt sich die Platte ein Stück, die nächste Schicht Pulver wird aufgetragen und geschmolzen.

Die neueste Entwicklung des Unternehmens ist ein 3D-Drucker, der in seiner Größenklasse Maßstäbe setzt. Während vergleichbare 3D-Metalldrucker mit einem einzelnen Laser arbeiten, ist die neue SLM Maschine mit zwei Lasern bis zu 700 Watt ausgestattet. Das erhöht die Geschwindigkeit des Druckvorgangs um das Zwei- bis Dreifache.

Das Besondere: Die Laser können überlappend arbeiten und ermöglichen damit ein völlig homogenes Bauteil. Würden sie das nicht tun, entstünde an der Nahtstelle zwischen den gelaserten Flächen eine dünne Rille – ähnlich wie zwischen zwei Tapetenbahnen, die nebeneinander an die Wand geklebt werden. Ein speziell für die Maschine entwickeltes Überwachungssystem garantiert zudem, dass der Schmelzvorgang immer gleich und störungsfrei abläuft. Und in der Schmelzkammer herrschen durchgehend konstante Bedingungen. In Summe weisen die gedruckten Bauteile eine bislang unerreichte Qualität auf.

Das Verfahren perfektioniert nicht nur Flugzeugteile, sondern senkt zudem die Produktionskosten für Zulieferer und Hersteller. Denn anders als etwa beim Fräsen fällt praktisch kein Abfall an, die wertvollen Rohstoffe werden optimal genutzt. Zudem entfallen Lagerkosten, da Bauteile „on demand“ gefertigt werden können. Die Kostenersparnis kommt insbesondere bei der Entwicklung höchst komplexer Teile zum Tragen: Wo bislang über Wochen und Monate mithilfe aufwändiger Gießformen gearbeitet, getestet, verworfen und alles wieder neu gestartet werden musste, können 3D-Vorlagen am Rechner erstellt und optimiert werden.

Erste Bauteile aus den 3D-Druckmaschinen von SLM Solutions sind bereits im Testeinsatz, etwa Hydraulikventile und Einspritzdüsen in Flugzeugen. Weitere Teile aus Deutschlands hohem Norden werden bald folgen.