Nach der gemeinsamen Entwicklung und Qualifizierung eines thermoplastischen Polyurethanpulvers (TPU) für das HSS-Verfahren führen die beiden Unternehmen ihre Zusammenarbeit fort, um Kunden eine nahtlose Material- und Prozesslösung für die Serienfertigung ihrer spezifischen Anwendungen und Produkte anzubieten.

Normalerweise werden die Material- und Verarbeitungstechnologie innerhalb der Wertschöpfungskette getrennt voneinander eingesetzt. So müssen die Kunden selbst herausfinden, wie sie beides miteinander in Einklang bringen können“, erklärt Geoff Gardner, Innovation Director Additive Manufacturing bei Covestro. „Zusammen mit voxeljet wollen wir diese Hürde überwinden, da sie unserer Meinung nach die großflächige Integration der additiven Fertigung in Produktionsumgebungen einschränkt. Hier bietet das HSS-Verfahren Herstellern dank der Größe und Geschwindigkeit in Verbindung mit der konstanten Schichtzeit eine wirtschaftliche Lösung für die Serienproduktion.“

Mit dem großformatigen VX1000 HSS 3D-Druckersystem von voxeljet und dem Know-how von Covestro bei der Entwicklung von Funktionswerkstoffen soll eine integrierte Material- und Prozesslösung entwickelt werden, die in der Großserienfertigung eingesetzt werden kann.

James Reeves, Global Director of Polymer Sintering (HSS) bei voxeljet, kommentiert: „Hier kooperieren zwei Unternehmen, die fest an die interdisziplinäre Zusammenarbeit innerhalb des additiven Ökosystems glauben. Das Potenzial von HSS für die Verarbeitung spezieller Pulvermaterialien ist enorm. Indem wir unseren Kunden eine große Auswahl an Materialien anbieten, beschleunigen wir ihren Weg zu zukunftsweisenden Produkten.“

Zu den von den Unternehmen in Betracht gezogenen Materialien gehören TPU, das sich gut für Schuh- und Polsterungsanwendungen eignet, sowie thermoplastische Elastomere (TPE), Polybutylen-Terephthalat (PBT) und Polypropylen (PP). Die Zusammenarbeit mit voxeljet umfasst die Skalierung neuer Materialien auf das großformatige, industrielle 3D-Drucksystem VX1000 HSS, das derzeit über das Early Access Beta-Programm von voxeljet zugänglich ist.

Wenn Sie an einer Partnerschaft mit diesem Programm interessiert sind, bitten wir Sie um Kontaktaufnahme. Beide Unternehmen stellen ihre Polymerpulver-Materialien und -Drucker auf der Formnext 2021 vom 16. bis 19. November in Frankfurt am Main in Halle 12.1 aus: Covestro am Stand C11 und voxeljet am Stand C129.

Über Covestro:
Mit einem Umsatz von 10,7 Milliarden Euro im Jahr 2020 gehört Covestro zu den weltweit führenden Polymer-Unternehmen. Geschäftsschwerpunkte sind die Herstellung von Hightech-Polymerwerkstoffen und die Entwicklung innovativer, nachhaltiger Lösungen für Produkte, die in vielen Bereichen des täglichen Lebens Verwendung finden. Dabei richtet sich Covestro vollständig auf die Kreislaufwirtschaft aus. Hauptabnehmer sind die Automobil- und Transportindustrie, die Bauindustrie, die Möbel- und Holzverarbeitungsindustrie sowie die Elektrik-, Elektronik- und Haushaltsgeräteindustrie. Hinzu kommen Bereiche wie Sport und Freizeit, Kosmetik, Gesundheit sowie die Chemieindustrie selbst. Per Ende 2020 produziert Covestro an 33 Standorten weltweit und beschäftigt rund 16.500 Mitarbeitende (umgerechnet auf Vollzeitstellen).

Erfahren Sie mehr über die additive Fertigung von Legacy-DSM auf am.covestro.com und Covestro auf www.covestro.com

Zukunftsgerichtete Aussagen
Diese Presseinformation kann bestimmte in die Zukunft gerichtete Aussagen enthalten, die auf den gegenwärtigen Annahmen und Prognosen der Unternehmensleitung der Covestro AG beruhen. Verschiedene bekannte wie auch unbekannte Risiken, Ungewissheiten und andere Faktoren können dazu führen, dass die tatsächlichen Ergebnisse, die Finanzlage, die Entwicklung oder die Performance der Gesellschaft wesentlich von den hier gegebenen Einschätzungen abweichen. Diese Faktoren schließen diejenigen ein, die Covestro in veröffentlichten Berichten beschrieben hat. Diese Berichte stehen auf www.covestro.com zur Verfügung. Die Gesellschaft übernimmt keinerlei Verpflichtung, solche zukunftsgerichteten Aussagen fortzuschreiben und an zukünftige Ereignisse oder Entwicklungen anzupassen.

Friedberg bei Augsburg, November 2021 – Um mittels additiver Fertigung hochwertige Bauteilqualitäten zu erzielen, müssen das 3D-Drucksystem und das zu verarbeitende Material perfekt aufeinander abgestimmt sein. Um Kunden dabei zu unterstützen, das ideale Material für ihre Anwendung zu identifizieren sowie geeignete Prozessparameter zur Verarbeitung ebendieses zu bestimmen, haben das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, bzw. dessen Projektgruppe Prozessinnovation sowie die Universität Bayreuth bzw. deren Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik und die voxeljet AG, Hersteller von industriellen 3D-Druckern und Anbieter von On-Demand-Dienstleistungen, das HSS Material Network ins Leben gerufen.

Das neue HSS Material Network hat das Ziel, Wissen zu teilen und gemeinsam die Entwicklung von Polymermaterialien für die additive Fertigung zu beschleunigen. Im Workflow des Netzwerks spielt voxeljet eine vermittelnde Rolle und bespricht mit dem Kunden die ersten Anforderungen. Anschließend wird die Verbindung zwischen dem Kunden und der Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation von Prof. Dr.-Ing. Frank Döpper hergestellt.

Die Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte des Fraunhofer IPA liegen insbesondere auf organisatorischen und technologischen Aufgabenstellungen aus der Produktion, während sich die Universität Bayreuth auf theoretische Grundlagenforschung fokussiert. Ein gemeinsamer Schwerpunkt der beiden eng kooperierenden Forschungseinrichtungen bildet die Industrialisierung der additiven Fertigung. Durch diese Kooperation ergibt sich eine optimale Symbiose zwischen anwendungsnaher und grundlegender Forschung, mit der eine große Bandbreite an Forschungs- und Entwicklungsfragen der Industrie beantwortet werden können.

Aus dieser Kooperation heraus bildete sich auch der Campus Additive.Innovationen (CA.I), ein inter- und transdisziplinärer Think Tank an der Universität Bayreuth, in welchem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterschiedlichster Disziplinen, wie bspw. Werkstofftechnik, Produktionstechnik und Chemie, zusammenarbeiten und Unternehmen beraten. Der CA.I bzw. dessen Mitglieder verfügen über zahlreiche verschiedene 3D-Drucksysteme, worunter sich auch eine VX200 HSS von voxeljet befindet. Als vollständig offene Plattform, ist dieser 3D-Drucker mit individuell anpassbaren Parametern ideal dafür geeignet, Druckprozess und Material aufeinander abzustimmen.

„Gerade mittelständischen Unternehmen fehlt es häufig an Equipment, interdisziplinären Fähigkeiten und Ressourcen, um eigene Materialforschung und Technologieoptimierung zu betreiben. Um diese Lücke zu schließen, haben wir den Campus Additive. Innovationen gegründet“, erklärt Döpper. Neben einer Vielzahl unterschiedlicher additiver Fertigungsanlagen hat sich das Forschungsteam unter anderem für die VX200 HSS von voxeljet entschieden. Es ist erforderlich, dass die Fertigungsanlagen über offene Soft- und Hardware-Schnittstellen verfügen, eine individuelle Einstellung aller Prozessparameter und eine freie Programmierung der Prozessschritte ermöglichen. Dieser herstellerübergreifende Maschinenpark bietet die optimale Voraussetzung, um den additiven Fertigungsprozess und das Material aufeinander abzustimmen. „Das HSS Material Network bietet Kunden und Interessierten eine flexible und risikoarme Outsourcing-Option für die Materialentwicklung“, so Döpper weiter.

James Reeves, Global Director für Polymerdruck bei voxeljet, ergänzt: „High Speed Sintering ist eine additive Fertigungstechnologie, die hochproduktiv, flexibel und auch für die Produktion höherer Stückzahlen bestens geeignet ist. Doch das Potenzial der additiven Fertigung ist noch nicht gänzlich ausgeschöpft, solange es noch Materialien gibt, die noch nicht gedruckt werden können. Angesichts der Tatsache, dass wir mehr als 18.000 Polymermaterialien betrachten können, gibt es noch eine Menge Arbeit. Aus diesem Grund haben wir das HSS Material Network ins Leben gerufen. Durch die Zusammenarbeit und den offenen Austausch mit Branchenführern und renommierten Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer IPA sind wir in der Lage, die Entwicklung neuer Materialien deutlich zu beschleunigen – und das zu einem Bruchteil der Kosten, die alternative Angebote beanspruchen. Kunden erhalten damit eine schnelle und anwendungsorientierte Lösung, die speziell auf ihre Bedürfnisse abgestimmt ist.“

Das HSS Material Network hat Verbindung zum Material Certification Lab von voxeljet, und unabhängige Organisationen, die die Entwicklung und Qualifizierung von Polymermaterialien für das HSS-Verfahren vorantreiben möchten, können sich diesem formlos anschließen. Durch Zusammenarbeit und Wissensaustausch kann so die Entwicklung von Polymerwerkstoffen für die additive Fertigung vorangetrieben werden.

Ziel des HSS Beta Programmes ist es, die Eigenschaften und Fähigkeiten der VX1000 HSS in einem umfangreichen, für den Einsatz in industriellen Produktionsumgebungen zusammengestelltem Programm zu testen. Nach einer gemeinsamen dreimonatigen Entwicklungs- und Preset-Phase im voxeljet Hauptsitz nahe München wird das System ins Brose Kompetenzzentrum für Additive Technik nach Coburg verlagert, in die Produktionsumgebung integriert und auf kundenspezifische Applikationen optimiert.

„Wir haben uns aus zwei Gründen für die VX1000 HSS entschieden: Zum einen bietet uns diese Technologie eine einzigartige Produktivität. Der steigende Trend zu immer komplexeren Bauteilen mit materialsparenden Gitterstrukturen, losgelöst von der Packdichte im Bauraum, wird im HSS Prozess im Vergleich zu laserbasierten Technologien in einer konstant schnellen Druckzeit umgesetzt. Wir können mit möglichen Bauteilgrößen von bis zu 1.000 x 540 x 180 mm zum Beispiel ganze Türmodule an einem Stück drucken. Zum anderen war ein ausschlaggebender Faktor, dass sowohl Prozess und Materialien offen sind. Neben der initialen PA12-Konfiguration können wir auf dem System auch Materialien testen und qualifizieren, die sich aktuell etwa mit SLS-Verfahren nicht verarbeiten lassen“, erklärt Christian Kleylein, Additive Technik bei Brose.

Neben der Produktion von Prototypen und Vorserien plant Brose die VX1000 HSS auch für die Serienproduktion zu implementieren. Insbesondere sogenannte „End of Life“-Bauteile nimmt das Unternehmen für den 3D-Druck in den Fokus. Dabei handelt es sich um Ersatzteile für auslaufende Automodelle.

„Nachhaltigkeit wird bei Brose großgeschrieben. Dank der additiven Fertigung müssen Werkzeuge für „End-of-Life“-Bauteile nicht mehr eingelagert und Ersatzteile vorproduziert werden, sondern können digital gespeichert und bei Bedarf abgerufen und gedruckt werden. Mit der HSS-Technologie und ihren hohen Druckgeschwindigkeiten können wir erstmals beginnen, physikalische Lager sowohl für Werkzeuge als auch Ersatzteile zu reduzieren“, so Kleylein.

„Wir freuen uns, Brose als einen der ersten Kooperationspartner für unser HSS Beta Programm gewinnen zu können“, sagt Rudolf Franz, COO bei voxeljet. „Seit unserer Gründung 1999 und im Rahmen unserer Mission M streben wir danach, einen neuen Fertigungsstandard zu etablieren und additive Massenproduktion neu zu definieren. Es freut uns mit Brose einen innovativen Partner an unserer Seite zu begrüßen, mit dem wir diese Vision weiterverfolgen können, um ein neues Zeitalter der additiven industriellen Produktion ins Leben zu rufen.“

„Hier bei voxeljet haben wir gelernt, dass echte Produktion bedeutet, den Prozess auf die jeweilige Anwendung abzustimmen. Wir wollen keine Fertiglösung anbieten, die einen ganz guten Job macht, sondern eine optimierte Lösung, die einen großartigen Job macht. Das Beta-Programm mit Brose ist daher eine wichtige Etappe für uns, um die Anforderungen in der Automobilproduktion zu verstehen und unsere Maschinen so anzupassen, dass sie diese Anforderungen in einer Weise erfüllen, die keine andere AM-Lösung erreichen kann“, so James Reeves, Global Director of Polymer Sintering (HSS) bei voxeljet.

Im Fokus der Weiterentwicklung der VX1000 HSS stehen insbesondere die Anpassung, Optimierung und Integration der Maschine an die spezifischen Prozess- und Produktionsbedingungen bei Brose. Darüber hinaus werden durch den im Programm enthaltenen direkten Entwickler-Support auf Hard- und Softwareebene die Flexibilität und Adaptierbarkeit der HSS Technologie auf verschiedene Anwendungen getestet.

Über Brose

Brose ist der viertgrößte Automobilzulieferer in Familienbesitz. Jeder zweite Neuwagen weltweit ist mit mindestens einem Brose Produkt ausgestattet. Die intelligenten Lösungen des Unternehmens für den Fahrzeugzugang und Innenraum sorgen für mehr Komfort und Flexibilität. Innovative Konzepte für Thermalmanagement erhöhen die Effizienz und tragen zu Umwelt- und Klimaschutz bei. Das Systemverständnis von Brose ermöglicht neue Funktionen bei Fahrzeugen aller Art – ob auf vier oder auf zwei Rädern. Rund 25.000 Mitarbeiter an 65 Standorten in 24 Ländern erwirtschafteten 2020 einen Umsatz von 5,1 Milliarden Euro.

TEI ist einer der größten Anwender von 3D-Sanddruck in den USA und betreibt eine voll ausgestattete Aluminiumgießerei in Livonia, Michigan. Der Maschinenbauexperte hat sich für die Investition in den zweiten VX4000 3D-Drucker entschieden, um seine bereits vorhandenen Kapazitäten für die additive Fertigung weiter auszubauen und technisch anspruchsvolle Projekte für Prototyping-Anfragen sowie Produktionsaufträge schnell und wirtschaftlich zu realisieren. Der 3D-Drucker wird am TEI-Standort Livonia in Livonia, Michigan, installiert.

„In unserem Werk decken wir den gesamten Workflow ab, vom Druck über das Gießen bis hin zur Wärmebehandlung und Bearbeitung“, sagt Oliver Johnson, Präsident von TEI. „Mit der zweiten VX4000 im Haus können wir die Vorteile, die der 3D-Sanddruck für den Metallguss bietet, noch besser nutzen. Durch den Wegfall von Werkzeugen und dank des großen Bauvolumens des 3D-Druckers können wir die Lieferzeiten drastisch reduzieren, was wiederum unseren Kunden zugutekommt, sei es in der Automobil- oder in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Darüber hinaus können wir Teile herstellen, die auf herkömmliche Weise nicht gefertigt werden können, wie z. B. Leichtbaukomponenten und topologieoptimierte Teile.“

Michael Dougherty, Managing Director bei voxeljet America Inc. fügt hinzu: „Wenn es um Gussteile für Industrien mit sehr hohen Anforderungen geht, wie z.B. die Luft- und Raumfahrt oder die Automobilindustrie, ist die VX4000 das perfekte Werkzeug, um die Anforderungen an die Maßhaltigkeit und Genauigkeit zu erfüllen und trotzdem die benötigten Teile so schnell wie möglich zu produzieren. Wir sind sehr stolz darauf, das Wachstum von TEI im Bereich der additiven Fertigungstechnologien zu unterstützen und zu sehen, wie sich das Potenzial dieser Technologie weiterentwickelt.“

Über TEI
TEI ist ein weltweit führendes Unternehmen in der Entwicklung, Konstruktion und Herstellung von Prototypen-, Vorproduktions- und Massenproduktionsanlagen für die Gießereiindustrie. Die Produkte von TEI sind von höchster Qualität und stehen für Innovation, exzellentes Design und präzise Leistung in der Erstproduktion. TEI ist ein vertikal integrierter Komplettanbieter, der ein komplettes Spektrum an Dienstleistungen in den Bereichen Engineering, Werkzeugbau, Guss, Bearbeitung und Inspektion an einem Standort anbietet. Dieser Ansatz bietet TEI und seinen Kunden grundlegende Vorteile in Bezug auf Zeitplanung, Vertraulichkeit und Qualität.

Warnhinweis zu zukunftsgerichteten Aussagen
Diese Pressemitteilung enthält zukunftsgerichtete Aussagen über unser Geschäft, unseren Betrieb und unsere finanzielle Leistung. Alle Aussagen, die nicht auf historischen Fakten beruhen, können als zukunftsgerichtete Aussagen betrachtet werden. Sie erkennen diese zukunftsgerichteten Aussagen an Begriffen wie „glaubt“, „schätzt“, „geht davon aus“, „erwartet“, „plant“, „beabsichtigt“, „kann“, „könnte“, „könnte“, „wird“, „sollte“, „strebt an“ oder anderen ähnlichen Ausdrücken, die die Ungewissheit zukünftiger Ereignisse oder Ergebnisse zum Ausdruck bringen. Zukunftsgerichtete Aussagen beinhalten Aussagen über unsere Absichten, Überzeugungen, Annahmen, Prognosen, Aussichten, Analysen oder aktuellen Erwartungen, unter anderem in Bezug auf unsere Betriebsergebnisse, unsere Finanzlage, unsere Geschäftsaussichten, die potenzielle Anwendung neuer Technologien und neuer Materialien und deren Auswirkungen auf künftige Geschäfte, die Branche, in der wir tätig sind, und die Trends, die sich auf die Branche oder uns auswirken könnten. Obwohl wir davon ausgehen, dass wir über eine angemessene Grundlage für jede in dieser Pressemitteilung enthaltene zukunftsgerichtete Aussage verfügen, weisen wir Sie darauf hin, dass zukunftsgerichtete Aussagen keine Garantie für zukünftige Leistungen sind. Alle unsere zukunftsgerichteten Aussagen unterliegen bekannten und unbekannten Risiken, Ungewissheiten und anderen Faktoren, die sich in einigen Fällen unserer Kontrolle entziehen und dazu führen können, dass unsere tatsächlichen Ergebnisse erheblich von unseren Erwartungen abweichen, einschließlich der Risiken, die unter der Überschrift „Risikofaktoren“ im Jahresbericht des Unternehmens auf Formular 20-F und in anderen Berichten, die das Unternehmen bei der U.S. Securities and Exchange Commission einreicht, aufgeführt sind. Sofern nicht gesetzlich vorgeschrieben, ist das Unternehmen nicht verpflichtet, zukunftsgerichtete Aussagen aus irgendeinem Grund nach dem Datum dieser Pressemitteilung zu aktualisieren, sei es aufgrund neuer Informationen, zukünftiger Ereignisse oder aus anderen Gründen.

News highlights

• Das Projekt dient der Beschleunigung und Optimierung der Produktion einer wichtigen Gusskomponente der GE Haliade-X Offshore-Turbine
• Der 3D-Druck flexibilisiert die Produktion großer Turbinenkomponenten in der Nähe von Offshore-Windprojekten, und hilft Transportkosten und Umweltbelastungen zu reduzieren.
• Erprobung der neuen Technologie ist für das 1. Quartal 2022 vorgesehen

Das Projekt umfasst unter anderem die Entwicklung eines neuen, großformatigen 3D-Druckers für die additive Fertigung von Sandformen für den Metallguss von hochkomplexen Bauteilen, die innerhalb von Offshore-Windkraftanlagen-Gondeln verbaut werden. Das modulare 3D-Druckverfahren basiert auf der Binder-Jetting-Technologie

von voxeljet und kann so konfiguriert werden, dass Gussformen mit einem Durchmesser von bis zu 9,5 Metern und einem Gewicht von über 60 Tonnen gedruckt werden können.

Juan Pablo Cilia, Senior Additive Design Engineer bei GE Renewable Energy, kommentiert: „Die 3D-gedruckten Formen werden viele Vorteile mit sich bringen, unter anderem eine bessere Gussqualität durch verbesserte Oberflächenqualität, Bauteilgenauigkeit und Gleichmäßigkeit. Darüber hinaus ermöglichen additiv gefertigte Formen Kosteneinsparungen z.B. aufgrund reduzierter Bearbeitungszeiten und Materialeinsparungen durch optimierte Bauteildesigns. Diese noch nie dagewesene Produktionstechnologie wird die Fertigungseffizienz nachhaltig steigern und eine wirtschaftliche, lokale Fertigung in Hochkostenländern ermöglichen – ein entscheidender Pluspunkt für unsere Kunden, die den Nutzen der Offshore-Windenergie für die lokale Wirtschaft maximieren wollen.“

Das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV ist für gieß- und werkstofftechnische Fragen sowie die digitale Prozessüberwachung zuständig. „Wir nehmen das Thermomanagement während des Gießens unter die Lupe und werden die idealen Mischungsverhältnisse der Druckmaterialien evaluieren“, erklärt Dr. Daniel Günther, Abteilungsleitung Formverfahren und Formstoffe am Fraunhofer IGCV. „Außerdem werden wir im Rahmen des Projekts neue Ansätze zur Prozessüberwachung entwickeln und testen.“ Aufgrund der bisherigen Erfahrungen erwartet das Team, die Umweltbilanz der Prozesse bei der Herstellung von Windkraftanlagen des Typs Haliade-X deutlich zu verbessern. Nachhaltigkeitsaspekte dieser Art sind fest verankerte Leitgedanken der Fraunhofer-Gesellschaft. So ergänzt Institutsleiter Prof. Dr. Wolfram Volk: „Unser Ziel ist es, den Formdruck zu optimieren, um extrem teure Fehldrucke oder gar Fehlgüsse zu vermeiden, Druckmaterialien wie Binder zu sparen und das mechanische und thermische Verhalten beim Gießen zu verbessern. Durch die Entwicklung eines möglichst ressourcenschonenden Prozesses wollen wir dazu beitragen, die Umwelt- und Kostenbilanz bei der Herstellung der Windkraftanlagen zu verbessern.“

Christian Träger, Director Sales & Marketing bei voxeljet, sagt: „Die Testform, die wir 2019 für GE gedruckt haben, bestand aus Dutzenden von Einzelteilen. Mit dem ACC wollen wir die Anzahl deutlich reduzieren. Zudem können die Formen dank der geometrischen Freiheit des 3D-Drucks in Bezug auf Funktionalität und Materialverbrauch optimiert werden. Das ermöglicht völlig neue Gussdesigns, die die Effizienz der Turbinen weiter steigern können.“

„Während der On-Demand-3D-Druck  viele Vorteile für kleine Mengen an Gussteilen bietet, kann ein 3D-Drucksystem vor Ort das Potenzial der Technologie vollständig entfalten. In Anbetracht der Nachfrage an Offshore-Windkraftanlagen ist das eine große Hilfe, um Projekttermine und hohe Marktanforderungen zu erfüllen,“ ergänzt Dr. Ingo Ederer, CEO bei voxeljet. „Mit unserer produktiven „Binder-Jetting“-Technologie in Kombination mit unserer Erfahrung im großformatigen industriellen 3D-Druck sind wir seit über 20 Jahren für Kunden aus der Gießereiindustrie tätig. Es ist unsere Mission, den 3D-Druck in die industrielle Serienfertigung zu bringen und wir freuen uns, Teil dieses bahnbrechenden Projekts zu sein.“

Die Internation Energy Agency prognostiziert, dass die Kapazitäten von Offshore-Windkraftanlagen bis 2040 um das 15-fache ansteigen und sich zu einer 1-Billionen-Dollar-Industrie entwickeln wird. Ermöglicht durch sinkende Kosten, eine unterstützende Politik der Regierungen und technologische Fortschritte, wie sie hinter der Offshore-Turbine Haliade-X von GE Renewable Energy stehen. GE Renewable Energy wurde ausgewählt, seine Haliade-X-Turbine für 5,7 GW-Projekte in Europa und den USA zu liefern. Das Unternehmen ist Mitglied des Offshore Wind Industry Council (OWIC) und unterstützt in diesem Rahmen verschiedene Initiativen, die auf die Steigerung nachhaltiger Windenergieerzeugung ausgerichtet sind.

Friedberg bei Augsburg, Deutschland, Juni 2021 – Zur Entwicklung der neuen Hochleistungskeramik BrightorbTM für den 3D-Druck ist AGC Ceramics eine Kooperation mit der voxeljet AG aus Friedberg in Bayern eingegangen. Brightorb wurde auf einer VX1000 mit einem Bauvolumen von 1000 x 600 x 500 mm entwickelt. Das 3D-Drucksystem arbeitet schichtbasiert und verklebt die Keramikpartikel mit einem anorganischen Binder. Zielanwendungen für das neue, keramische Materialset sind unter anderem Kerne für Sand- und Feinguss, keramische Filter, Strukturbauteile sowie Kunst- und Produktdesign.

Das keramische Material mit dem Markennamen Brightorb besteht aus sphärischem Sand mit den Hauptbestandteilen Aluminiumoxid (Al2O3) 80 %, Zirkoniumoxid (ZrO2) 10 %, Siliziumoxid (SiO2) 9 % sowie den Mineralien Korund, Baddeleyit und verschiedenen Zementarten. Beim 3D-Druck wird Brightorb mit mittleren Korngrößen von 50 µm und Schichtdicken von 100 µm auf die Bauplattform aufgebracht und mit einem anorganischen Binder selektiv gebunden. Das anorganische Bindemittel zeichnet sich durch seine hohe Umweltverträglichkeit aus, da während des Metallgusses nur Wasserdampf entsteht. Dies verbessert die Umwelt- und Arbeitsbedingungen in Gießereien erheblich. Um die gedruckte Keramik anschließend für die endgültige Anwendung vorzubereiten, werden die gedruckten Bauteile mit einer Flüssigkeit auf Kieselsäurebasis imprägniert und in einem Sinterofen zu ihrer endgültigen Festigkeit gebrannt. Der größte Teil des unbedruckten Pulvers kann wieder aufbereitet, recycelt und dem Druckprozess wieder zugeführt werden.

„Wir beobachten bei unseren Kunden schon seit längerem eine steigende Nachfrage nach immer komplexeren Bauteilgeometrien“, erklärt Dr. Ingo Ederer, Geschäftsführer bei voxeljet. „Der große Vorteil der geometrischen Freiheit des 3D-Drucks liegt darin, dass geometrische Anpassungen die Effizienz und Effektivität von beispielsweise Triebwerken oder Turbinenrädern deutlich optimieren können. Jedoch lassen sich solche komplexen Bauteile nur selten mit konventionellen Formverfahren herstellen. Gemeinsam mit AGCC konnten wir in enger Zusammenarbeit eine VX1000 für Keramikpulver so optimieren, dass die gedruckten Bauteile für die anspruchsvollen Anforderungen des Metallgusses bestens geeignet sind. Sowohl in Bezug auf die Festigkeit als auch auf die Oberflächenqualität“, so GF Ederer.

Die 3D-gedruckten Keramiken werden beispielsweise als Kerne für den Feingussprozess verwendet, um komplexe und filigrane Hohlräume innerhalb von Gussteilen zu realisieren. Bei diesem Verfahren werden die filigranen Kerne mit konventionellen Wachsmodellen kombiniert. Diese Modelle werden mit einem keramischen Schlicker überzogen und vor dem Gießen ausgebrannt. Übrig bleibt eine hohle Keramikform, in der noch der gedruckte Kern eingesetzt ist. Anschließend wird geschmolzenes Metall in die Form gegossen. Nach dem Abkühlen werden sowohl die Form als auch der Kern entfernt. Mit diesem Verfahren ist es möglich, interne Kühlkanäle in Turbinenschaufeln zu integrieren und so den Wirkungsgrad der Turbine zu erhöhen und gleichzeitig Stillstandszeiten auf ein Minimum zu reduzieren.

Auch Yukihiro Ushimaru, Additive Manufacturing Director von AGCC, gibt sich zufrieden: „Brightorb ist eine Hochleistungskeramik, die sich aufgrund ihrer hohen chemischen Stabilität, Hitzebeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und geringen thermischen Ausdehnung sehr gut für den Metallguss eignet. Wir konnten das Materialset dahingehend optimieren, dass der Schrumpfungsfaktor der gedruckten Bauteile beim anschließenden Sinterprozess bei 1.400°C weniger als ein Prozent beträgt. Damit sind die Bauteile auch für filigrane Kernkonstruktionen geeignet. Dank der hohen Feuerfestigkeit ist es möglich, Legierungen mit Schmelzpunkten jenseits der 1.600°C zu vergießen. Insgesamt wird Keramik als Werkstoff in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen. Gleiches gilt auch für den 3D-Druck als Fertigungstechnologie. Wir sind froh, diesen Weg gemeinsam mit voxeljet eingeschlagen zu haben und freuen uns auf die weitere, enge Zusammenarbeit.“