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Gewinnformel 3D-Druck: Panzerteile aus dem Rechner

Berlin, 23.02.2017, 17E10101.

Mehr als 20 verschiedene additive Fertigungsverfahren, auch als 3D-Druck bekannt, existieren weltweit. Die Produktpalette reicht von Kunststoffschaltern bis hin zu hochbelastbaren Flugzeugteilen aus Metall. Das Ausgangsmaterial ist fest, flüssig oder pulverförmig. Auch die Bundeswehr prüft intensiv die Nutzung.

Medizin sowie Luft- und Raumfahrt waren die Wegbereiter der sogenannten additiven Fertigungsverfahren. Am Anfang, vor gut 30 Jahren, war die Technik noch durch Patente geschützt und so vom freien Markt ausgeschlossen.

Heute kommen rund neun Prozent der medizinischen Produkte aus dem 3D-Drucker“, erklärt der 31-jährige Hauptmann Marc Fette, wissenschaftlicher Mitarbeiteroffizier im Laboratorium Fertigungstechnik an der Universität der Bundeswehr in Hamburg. Dort und am Wehrwissenschaftlichen Institut für Werk- und Betriebsstoffe, kurz WIWeB, in Erding arbeiten heute die unterschiedlichen Drucker der Bundeswehr.

Auch das Militär interessiert sich zunehmend für den Einsatz von Komponenten aus 3D-Druckern.

Leichter, schneller, kostengünstiger

Gegenüber der konventionellen Fertigung hat der 3D-Druck – sofern technisch möglich – zahlreiche Vorteile. Die erstellten Komponenten wiegen häufig weniger und können nicht nur individueller und komplexer, sondern zum Teil auch schneller produziert werden. In rund 48 bis 96 Stunden kann ein metallisches Bauteil mit einem Durchmesser von 20 Zentimetern – das ist etwas weniger als ein Fußball – gedruckt werden, das aber im Regelfall noch nachbearbeitet werden muss.

Die Kosten für Materialhaltung, Produktion oder Werkzeuge sind ebenfalls oft niedriger. Voraussetzung für die additive Fertigung ist ein druckfähiger 3D-Datensatz, der das Bauteil mit seinen Oberflächen beschreibt.

Die kleinsten Drucker für Kunststoffteile sind ungefähr so groß wie private Print-Laserdrucker. Die gesamte Druckeranlage für die Fertigung von Metallteilen dagegen füllt einen Container aus. Der dient als Umkleidung und soll einerseits ausreichende Umgebungsbedingungen gewährleisten, andererseits den Arbeitsschutz beim Umgang mit Metallpulvern sicherstellen.

Additive Verfahren drucken Bauteile aus Metall oder Kunststoff. Das Ausgangsmaterial ist fest, flüssig oder pulverförmig. Kunststoffbauteile entstehen unter anderem bei der Stereolithographie, kurz STL, dem ältesten additiven Verfahren auf der Grundlage von flüssigen Ausgangsmaterialien wie beispielsweise Kunststoffharz oder Wachs.

Ausgangsmaterial für Bauteile aus Titan, Edelstahl und Aluminium wiederum ist Pulver. Das selektive Laserstrahlschmelzen Selective Laser Melting, kurz SLM, fertigt sie im sogenannten Pulverbettverfahren. Mit diesem Verfahren erhalten metallische Werkstoffe derzeit die größte geometrische Präzision und die besten Oberflächen.

3D-Druck
Ein Laser belichtet im Multijet-Verfahren den bereits zum Teil ausgehärteten Eiffelturm im flüssigen Kunststoffbad. (Quelle: Bundeswehr/Kraatz)Größere Abbildung anzeigen

Schwerpunkt noch auf Forschung und Erprobung

Vorerst konzentriert sich die Bundeswehr auf die Forschung und erprobt die in Studien gefertigten Bauteile. Ein erstes Versuchsbauteil ist ein stählerner Tragarm für das Kettenfahrzeug Wiesel. Dieser wurde per 3D-Druck bereits erfolgreich als Demonstrator für die Bundeswehr gefertigt und sogar optimiert.

Weitere Komponenten, die 2016 vorgestellt wurden, sind ein Triebwerksspant eines Lenkflugkörpers und ein Munitionszuführungsrotor. Diese Teile haben – auch in der optimierten Version – erste Lebensdauertests und Funktionsnachweise erfolgreich bestanden. Ergebnis: Mit ihnen könnten die Systeme leistungsfähiger oder kostengünstiger hergestellt werden als mit konventionell gefertigten Teilen.

Haltungs- und Lizenzfragen noch zu klären

Das Verteidigungsministerium will diese Zukunftstechnologie mit Nachdruck für die Bundeswehr vorantreiben“, erklärt Dr. Wolfgang Kreuzer, promovierter Ingenieur am WIWeB.

Das Logistikkommando der Bundeswehr ist damit beauftragt, bis Herbst 2017 nachzuweisen, ob additive Fertigungsverfahren für den Einsatz, beispielsweise in Afghanistan, bereits möglich sind. „An Ideen und Anregungen aus der Truppe wären wir übrigens sehr interessiert“, ergänzt Kreuzer.

Doch bevor generative Druckerzeugnisse in der militärischen Praxis verwendet werden, müssen Experten den juristischen Rahmen festlegen. Komplex sind dabei die zu klärenden Haftungs- und Lizenzfragen von den additiv hergestellten Bauteilen.


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Stand vom: 15.12.17 | Autor: Gabriele Vietze


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