Die Initiative TUM.Additive vernetzt Forschende im Bereich der additiven Fertigung und schafft Synergien über fachspezifische Domänen hinaus. Ziel ist, die Prozessketten der additiven Fertigung zu optimieren und damit die industrielle Nutzung in den Kernbereichen Materialien und Werkstoffe, Prozesstechnologien und Digitalisierung nachhaltiger zu gestalten. Energie- und Ressourceneinsparungen leisten in der Folge einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz.
Mittels neuer Werkstoffe, innovativer Materialien und intelligenter Verfahrenstechnologien auf Basis digitaler 3D-Konstruktionen lassen sich komplexe Bauteile last- und funktionsorientiert gestalten und schichtweise – additiv – erstellen, die ganz im Zeichen des Mottos eines Human-Centered Engineering der School of Engineering and Design (ED) stehen.
Beispiele aus der Forschung
Die Forschungsaktivitäten der Professur für Laser-based Additive Manufacturing von Prof. Katrin Wudy decken ein breites Spektrum entlang der gesamten Prozesskette von pulver- und strahlbasierten Additiven Fertigungsverfahren ab. Einzigartig ist hierbei der parallele Fokus auf Kunststoffen und Metallen. Wie kann der Energieeintrag in Raum und Zeit optimiert werden, um eine First-Time-Right-Fertigung zu ermöglichen? Wie kann die Qualität der Teile mit Prozessüberwachungssystemen vorhergesagt werden? Wie können in der hybriden additiven Fertigung verschiedene Technologien und Materialien kombiniert werden? Von der Materialentwicklung über Automatisierungslösungen bis zur Qualitätskontrolle trägt dieser ganzheitliche Ansatz dazu bei, innovative Technologien im industriellen Umfeld umzusetzen.
Der Lehrstuhl Medizintechnische Materialien und Implantate unter der Leitung von Prof. Petra Mela arbeitet unter anderem an komplexen, silikonbasierten Strukturen zur Erstellung von biomimetischen Organmodellen. In solchen Modellsystemen können dann unter physiologischen Bedingungen die Implantate der Zukunft untersucht und optimiert werden, bevor diese beim Menschen zum Einsatz kommen. Mela untersucht daneben auch mikrostrukturierte Topologie-Architekturen, mittels derer die Antworten menschlicher Zellen auf unterschiedliche Kultivierungsbedingungen untersucht werden, wie beispielsweise eine biomimetische Herzklappe.
Prof. Michael Zäh fertigt am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften beispielsweise ein Flugtriebwerk, das vollständig additiv gefertigt wurde. Neben pulverbettbasierten Verfahren kamen auch Direct-Energy-Deposition-Verfahren sowie eine spanende Nachbearbeitung zum Einsatz (AdDEDValue).
Der Lehrstuhl für Carbon Composites von Prof. Klaus Drechsler forscht im Verbund mit den Partnern aus TUM.Additive an additiven Fertigungstechnologien, mit denen erhebliche Leichtbaupotentiale - etwa individuelle Faserverbundbauteile im robotergestützten Rapid Prototyping realisiert werden können. Für Schlaganfallpatient:innen etwa soll so in einem vollautomatischen Prozess ein maßgeschneidertes Exoskelett der unteren Extremitäten in weniger als 24 Stunden hergestellt werden.
Kern der Forschung am Lehrstuhl für Werkstofftechnik unter Prof. Peter Mayr bilden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von metallischen Werkstoffen. Wie können Werkstoffe und Verfahren, Materialien und Prozessparameter der Additiven Fertigung optimiert werden? Die Forschenden am Lehrstuhl beschäftigen sich unter anderem mit der Additive Fertigung in großem Maßstab bis 20 kg je Stunde, mit fortgeschrittener Metallherstellung wie Metal Matrix Composites, Bulk Metallic Glasses, High Entropy Alloy oder In-situ-Legieren mit mehr als vier Pulvern.
TUM Venture Labs: erfolgreiche Start-ups im Bereich der Additiven Fertigung
Die Forschungsaktivitäten an der TUM und die Expertise des Gründerzentrums UnternehmerTUM bringen Wissenschaft, Industrie und Entrepreneurship zusammen, um das Potenzial der digitalen Zukunftstechnologie voll auszuschöpfen. Mit dem TUM Venture Lab Additive Manufacturing unterstützt die TUM unternehmerische Ausgründungen beim Transfer exzellenter Forschung in Unternehmen.
Zahlreiche Unternehmensausgründungen belegen die Qualität von Ausbildungsangeboten und Innovationskraft der TUM: Die industriellen Drucksysteme für Kunststoff und Sand von Voxeljet sind in unterschiedlichen Industriezweigen – von der Medizintechnik über die Automobilindustrie bis zu Filmstudios – im Einsatz. Vectoflow fertigt mithilfe von 3D-Druck individuell konzipierte Strömungssonden für Messungen von Turbomaschinen in der Luftfahrt. Kumovis entwickelt 3D-Drucker für Hochleistungskunststoffe, die speziell auf medizintechnische Anforderungen zugeschnitten sind und zum Beispiel Schädelplatten- oder Wirbelsäulenimplantate herstellen.
Das Forschungscluster TUM.Additive ist auf der Formnext, der internationalen Messe für Additive Fertigung und industriellen 3D-Druck, vom 15. bis 18. November 2022 in Frankfurt vertreten. Besuchen Sie den Messestand C71 in Halle 12.1.