3D-CP: 3D-Composite Print

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3D-Druck für industrielle Endprodukte: Uni Bayreuth vernetzt innovative Unternehmen

Kleine und mittelständische Unternehmen in die Lage zu versetzen, modernste 3D-Drucktechniken für die Herstellung von Endprodukten zu nutzen, ist das Ziel des Kooperationsnetzwerks ‚3D Composite Print‘. Die Universität Bayreuth, die Fraunhofer-Projektgruppe Regenerative Produktion in Bayreuth und Unternehmen aus verschiedenen Regionen Deutschlands wollen gemeinsam Innovationen auf dem Gebiet des industriellen 3D-Drucks vorantreiben und an die Produktionsbedingungen des Mittelstands anpassen. Weitere Unternehmen können sich jeder- zeit dem Netzwerk anschließen. Vor kurzem startete die zweite Phase des vom Bundeswirtschaftsministerium mit 139.000 Euro geförderten Projekts.

3D-Drucktechniken setzen sich immer stärker auch bei der Fertigung von Endprodukten durch. Früher waren noch Werkzeuge und aufwändige Formen nötig, um Bauteile durch Gießen, Fräsen oder Drehen herzustellen. Heute dagegen können diese Produkte Schicht für Schicht aus Pulvern, Flüssigkeiten und Filamenten im 3D-Druck aufgebaut werden. „Eine solche additive Fertigung ist besonders für kleine und mittelständische Unternehmen interessant, die häufig nur kleine Stückzahlen benötigen. Eine Herstellung mit konventionellen Verfahren und Werkzeugen wäre in solchen Fällen oft zu zeit- und kostenaufwändig“, erklärt Dipl.-Ing. Markus Kafara, Fachgebietsleiter am Lehrstuhl für Um- weltgerechte Produktionstechnik der Universität Bayreuth. „Mit Technologien der additiven Fertigung ist es dagegen grundsätzlich möglich, Bauteile in Kleinserien und auch individuelle Werkzeuge sehr schnell und funktionsgerecht herstellen. Allerdings bedarf es hierfür eines umfangreichen Know-hows – beispielsweise auf dem Gebiet der Materialwissenschaft, der Steuerungs- und Antriebstechnik, der Programmierung und der Qualitätssicherung.“

Ein einzelner mittelständischer Betrieb wäre damit überfordert, sich diese umfassende Expertise allein anzueignen. Hier setzt das Netzwerk ‚ 3D Composite Print‘ – kurz: ‚3D-CP‘ – an, das aus dem Zentralen Investitionsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundeswirtschaftsministeriums gefördert wird. Zusammen mit dem Lehrstuhl für Umweltgerechte Produktionstechnik und der Fraunhofer-Projektgruppe Regenerative Produktion arbeiten mittlerweile neun Unternehmen daran, die Industrialisierung des 3D-Drucks voranzubringen und die dafür nötigen Kompetenzen zu entwickeln.

„Seit das Netzwerk im November 2015 an den Start ging, haben wir weitere innovative Unternehmen für eine Mitarbeit gewinnen können, wie etwa robotif, 3dk.berlin, Rheneon Materials und Maier Tools. Unternehmen, die sich unserem Netzwerk anschließen wollen, sind jederzeit willkommen“, betont Kafara, der zugleich Fachgebietsleiter bei der Fraunhofer-Projektgruppe ist. Nachdem grundlegende technische Herausforderungen identifiziert und Qualitätsnormen präzisiert werden konnten, wollen die Netzwerk-Partner nun in der zweiten Förderphase einige konkrete Forschungs- und Entwicklungsprojekte auf den Weg bringen. Die Ergebnisse sollen dann in neue Produkte und Verfahren einfließen, die den beteiligten Unternehmen Wettbewerbsvorteile auch auf internationalen Märkten verschaffen.

Das Kooperationsnetzwerk 3D-CP entwickelt unter Leitung der Bayreuther Netzwerkmanager Dipl-Ing. Joachim Kleylein und Dipl.-Ing. Markus Kafara (v.l.) Lösungen für den Einsatz des industriellen 3D-Drucks in kleinen und mittelständischen Unternehmen.

Foto: Christian Wißler

Industrieller 3D-Druck für den Mittelstand – Kooperationsnetzwerk 3D-CP geht in die nächste Runde

Bauteile direkt produzieren – ohne aufwändige Formen und Werkzeuge. Was vor 25 Jahren als Rapid Prototyping begann, kann durch zahlreiche Entwicklungen im Bereich der additiven Fertigung in den letzten Jahren heute auch für die Fertigung von Endprodukten eingesetzt werden. Man spricht bei 3D-Druck von additiver Fertigung, weil die Bauteile nicht durch Fräsen oder Drehen aus einem Block spanend hergestellt, sondern Schicht für Schicht aus Pulvern, Flüssigkeiten und Filamenten aufgebaut werden. Noch ist die additive Fertigung insbesondere in kleinen und mittelständischen Unternehmen nicht in der Produktion angekommen.

Hier setzt aber das Kooperationsnetzwerk »3D Composite Print« an. Unter der Leitung der Fraunhofer Projektgruppe Regenerative Produktion in Bayreuth forscht das Kooperationsnetzwerk »3D Composite Print« an neuen Lösungen zur Industrialisierung der additiven Fertigung. »Da Firmen oft nur kleine Stückzahlen benötigen, lohnt sich eine automatisierte Herstellung mit konventionellen Verfahren und Werkzeugen oft nicht«, informiert Joachim Kleylein, Gruppenleiter bei der Fraunhofer-Projektgruppe. Mit Technologien der additiven Fertigung lassen sich Bauteile in Kleinserien und individuelle Werkzeuge sehr schnell herstellen. Die Einbindungen der additiven Fertigung in produzierende Unternehmen erfordert aber Weiterentwicklungen hinsichtlich der Materialvielfalt, der Qualität der Produkte sowie der Prozesssicherheit der Anlagen. Dafür ist allerdings ein breites Kompetenzspektrum erforderlich, das vor allem kleine und mittlere Unternehmen (KMU) selten abdecken. Notwendig ist zum Beispiel Expertise in der Bauteilherstellung, in der additiven Fertigung, der Steuerungs- und Antriebstechnik und der Software.

Kooperationsnetzwerk bündelt Kompetenzen

Hier schafft das im November 2015 gegründete Kooperationsnetzwerk »3D-CP« Abhilfe. Bis heute sind neun Unternehmen aus ganz Deutschland beigetreten, die alle Stufen der Wertschöpfungskette abdecken. »Mit dabei sind robotif, die Faserverbundspezialisten von ZCK, PICCO’s 3D World GmbH, die Steuerungsentwickler von isepos, Maisenbacher Engineering, die acad Prototyping, der Werkzeughersteller Maier Tools, die Materialentwickler Rheneon und 3dk.berlin sowie die Universität Bayreuth«, informiert Markus Kafara, der das Kooperationsnetzwerk managt, über die breite Verteilung der Kompetenzen im Netzwerk. Im Verbund lassen sich Projekte realisieren, für die einzelne Unternehmen nicht imstand
e wären. »Wir legen den Fokus auf die Industrietauglichkeit der Anlagen, sodass diese in die konventionelle Produktion eingebunden werden können«, erklärt er.

Erfolgreicher Kick-Off in Bayreuth

Im Februar 2017 ging das Projekt mit einer neuen Förderung in die zweite Phase. Finanziert wird das Kooperationsnetzwerk vom Bundesministerium für Bildung und Wirtschaft (BMWi) im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM). In dieser Phase geht es darum, weitere Projektideen zu entwickeln, die vorhandenen Ideen umzusetzen und Forschungsanträge dafür einzureichen. Die Kick-Off-Veranstaltung am 05. April 2017 in Bayreuth war ein voller Erfolg – die Basis für die weitere erfolgreiche Zusammenarbeit wurde hier geschaffen! „In den Workshops am Nachmittag konnten Projektideen strukturiert, Projektinhalte definiert sowie Teilprojekte ausgearbeitet werden“, zeigt sich Joachim Kleylein von der hohen Beteiligung begeistert.
Einstieg in die additive Fertigung

„Wie bei jeder neuen Technologie gibt es Chancen und Risiken. Noch sind fehlende Standards sowie die ungenügende Schulung der Mitarbeiter Probleme, die viele Unternehmer vor dem Einsatz additiver Fertigungsverfahren zurückschrecken lassen,“ erläutert Markus Kafara. „Andererseits sind wir jetzt an der richtigen Stelle für den Einstieg in die additive Fertigung. Aufgrund des hohen Potenzials der Verfahren und des dynamischen Marktes kann hier durch adäquate Entwicklungsarbeiten sehr viel bewegt werden.“

Unter anderem will das Netzwerk die Reproduzierbarkeit, Qualität und Geschwindigkeit der Technologien verbessern. Interessierte Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus allen Branchen dürfen dem Netzwerk jederzeit beitreten. »Wir sind offen für Unternehmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Jede Fima aus den Branchen Digitalisierung, additiver Fertigung oder mit Interesse am 3D-Druck und Industrie 4.0 kann mit seinen Fragestellungen an uns herantreten«, lädt der Netzwerkmanager zur Teilnahme am Kooperationsnetzwerk ein. Außerdem haben interessierte Partner die Möglichkeit, das 3D-CP-Kooperationsnetzwerk auf der Fachmesse Rapid.Tech vom 20. bis 22. Juni in Erfurt zu treffen.

■ Kontakt Markus Kafara Telefon +49 921 78516221 markus.kafara@ipa.fraunhofer.de Fraunhofer Projekgruppe Regenerative Produktion Universitätsstraße 9 | 95447 Bayreuth

Zweite Phase startet

Im Februar 2017 wurde dem Netzwerkmanagement die Bewilligung zur zweiten Phase des Netzwerks 3D-CP schriftlich vom Projektträger VDI/VDE Innovation + Technik übermittelt. Gemeinsam mit den Partnern konnten Zuwendungen zur Weiterführung des Netzwerks für die nächsten 2 Jahre akquiriert werden. Phase 2 sieht die Umsetzung von Projektideen sowie die Etablierung und Vergrößerung des Netzwerks vor. Der detaillierte Projektplan sowie das bereits erarbeitete Kommunikationskonzept werden bei der Kick-Off-Veranstaltung vorgestellt

3D-gedruckte Leichtbauteile für den Mittelstand

Additive Fertigung erobert zahlreiche Industrien. Die 3D-Drucktechnologien ermöglichen nicht nur kostengünstige Bauteile in kleiner Stückzahl, sondern auch komplexe und individuelle Geometrien. Faserverstärkte Kunststoffe (FVK), die mit ihrem geringen Gewicht bei hoher Stabilität im Leichtbau gerne verwendet werden, lassen sich damit jedoch noch nicht verdrucken. Der »3D Fibre Printer« des Fraunhofer IPA schafft die Voraussetzungen, Verbundwerkstoffe als Druckmaterial zu verwenden und ermöglicht damit den Einsatz hochfester Leichtbaumaterialien in der additiven Fertigung. Jetzt soll die Innovation im Netzwerk »3D Composite Print (3D-CP)« dem Mittelstand zugänglich gemacht werden. Nächstes Treffen ist am 28. Juli in Deggendorf.

http://www.ipa.fraunhofer.de/3d_fibre_printer.html

Leichtbauteile aus dem 3D-Drucker

Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) werden in der Industrie immer beliebter. Allerdings ist die Herstellung und Reparatur der Werkstücke teuer und aufwendig. Unter Leitung der Fraunhofer-Projektgruppe Regenerative Produktion entwickelt das Netzwerk »3D Composite Print (3D-CP)« neue Lösungen mit generativer Fertigung. Vertreter aus Forschung und Industrie können noch beitreten und beim nächsten Treffen am 7. April in Heilsbronn teilnehmen.

http://www.ipa.fraunhofer.de/leichtbauteile_3d-drucker.html

VERANSTALTUNGEN


Workshop „Additive Fertigung im Praxiseinsatz mit dem Ultimaker 3“ am 11.–12. Oktober 2017

Steigen Sie in die additive Fertigung ein! Wir bieten Ihnen im Rahmen eines praxisorientierten Workshops am 11.–12.10.2017 den produktiven und zuverlässigen Ultimaker 3 bzw. wahlweise Ultimaker 3 Extended. Diesen FDM-Drucker, der in der Teilnahmegebühr enthalten ist, werden Sie während des Workshops in Betrieb nehmen und erste Drucke fertigen können.
Weitere Informationen finden Sie in unserem Flyer.

Weitere Informationen und Anmeldung: per Fax an 0921 78516-105 oder per Mail an christian.bay@uni-bayreuth.de.

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KONTAKT

Projektleitung

Dipl.-Ing. Markus Kafara
Tel: +49 (0)921 78516-410
Email: markus.kafara@3d-cp.de

Universitätsstraße 9
95447 Bayreuth

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