Additive Fertigung

Die architektonischen Gestaltungsmöglichkeiten sind seit jeher eng mit den zur Verfügung stehenden Werkzeugen verknüpft. Die Industrialisierung und die Entwicklung der Personalkosten führten in der Vergangenheit zu Rationalisierungen und Vereinfachungen und somit bisweilen auch zu Einschränkungen für den planenden und entwerfenden Architekten. Durch die technischen Entwicklungen, die im Kontext von Industrie 4.0 an Bedeutung gewinnen, beispielsweise die digitale Vernetzung von Planungs- und Fertigungswerkszeugen sowie die umfangreiche sensorische Überwachung von Fertigungsprozessen, ergeben sich neue Möglichkeiten bzw. Gestaltungsfreiräume. Der folgende Beitrag befasst sich mit diesen Entwicklungen im Bauwesen und konzentriert sich letztlich auf die Errichtung einer digital vernetzten Prozesskette für die additive Fertigung unter Verwendung von Zementwerkstoffen.

Fertigungsprozesse werden sich durch die additive Fertigung stark verändern. Zahlreiche konventionelle Bearbeitungsverfahren entfallen, ebenso Montagevorgänge. Ihr großer Durchbruch ist bisher allerdings ausgeblieben. Zur Vermittlung der wichtigsten Aspekte stehen in dieser Ausgabe neben einführenden Beiträgen zur additiven Fertigung Herausforderungen in den Bereichen Produktionssysteme, Logistik und Qualifizierung sowie im Bauwesen im Fokus.

Die additiven Fertigungsverfahren entwickeln sich immer mehr vom Rapid Prototyping zum Additive Manufacturing (AM), das ein herausragendes technologisches und ökonomisches Potenzial für eine Vielzahl von Branchen bietet. Besonders im Bereich der variantenreichen Kleinserienfertigung bieten diese Technologien entscheidende Vorteile wie u.a. die Reduzierung des Bauteilgewichts, die Inte-gration von bisher nicht realisierbaren Zusatzfunktionen und damit die Herstellung von komplexen Geometrien oder Individualbauteilen. Da die Technologien noch verhältnismäßig jung sind, fehlt es bisher in vielen Unternehmen jedoch am konkreten Wissen über die Technologie selbst, deren Möglichkeiten sowie der Kenntnis des Anwendungspotenzials. Zusätzlich werden oft die Kosten als kritischer Erfolgsfaktor für eine flächendeckende Nutzung der Technologie angesehen. Insbesondere der intelligente Einsatz des AM wirkt sich aber positiv auf den späteren ökonomischen Einsatz eines Produkts über den ...

Zunehmende Bauteilkomplexität und kürzere Produktlebenszyklen stellen hohe Anforderungen an die Flexibilität sowie die Effizienz von Produktionsverfahren. Additive Fertigungsverfahren entsprechen diesem Anforderungsprofil. Bisher sind diese Verfahren im Prototypenbau bzw. Desktop Manufacturing verbreitet. Das hohe Potenzial zur individuellen Fertigung von Kleinserien mittels additiver Fertigungsverfahren wird bislang bedingt durch die geringe Reproduzierbarkeit der gefertigten Bauteile nicht vollkommen ausgeschöpft. Insbesondere pulver- und strahlbasierte additive Fertigungstechnologien bieten hinsichtlich der erzielbaren Bauteilfestigkeiten sowohl mit metallischen als auch polymeren Werkstoffen ein vielversprechendes Einsatzspektrum. Die grundlagenwissenschaftliche Aufarbeitung dieser Prozesse ist das Ziel des Sonderforschungsbereichs 814 - Additive Fertigung. Im folgenden Beitrag werden die Zielsetzung, die Vorgehensweise sowie erste Ergebnisse aus dem SFB 814 aufgezeigt.

Die rasante Weiterentwicklung additiver Produktionsverfahren macht es möglich: Unternehmen können ihren Kunden benötigte und deshalb in der Regel nicht vorrätige Ersatzteile als digitalen Datensatz zum Ausdruck bei zertifizierten Dienstleistern zur Verfügung zu stellen. Damit steigern sie die Anlagenverfügbarkeit bei ihren Kunden, was einen enormen Wettbewerbsvorteil darstellt – selbst für Privatpersonen.