Neue Dimension in der Produktion

voestalpine eröffnet Forschungszentrum für 3D-Druck von Metallteilen

Der voestalpine-Konzern setzt seine globale Innovationsoffensive bei zukunftsweisenden Technologien fort: am Standort Düsseldorf wurde ein neues Forschungs- und Entwicklungszentrum für den 3D-Druck von Metallteilen eröffnet.

Das „voestalpine Additive Manufacturing Center“ soll die konzernweiten Forschungsaktivitäten zu diesem Thema bündeln und das Verfahren für die Herstellung besonders komplexer und leichter Metallbauteile – zum Beispiel für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie oder im Werkzeugbau – nutzbar machen. Im nächsten Schritt ist eine Erweiterung um Kooperationen bzw. Standorte in Nordamerika und China geplant.

Der für den Prozess notwendige Werkstoff – ein speziell hergestelltes Metallpulver – wird künftig von den Konzerngesellschaften Böhler Edelstahl GmbH & Co KG, Österreich und Uddeholms AB, Schweden geliefert.

Wolfgang Eder, Vorstandsvorsitzender der voestalpine AG © voestalpine AG

Innovation gilt für die voestalpine als strategischer Wachstumstreiber und trägt damit wesentlich zum Erfolg des Konzerns bei. „Die voestalpine hat sich in den letzten 15 Jahren auf Basis intensiver Forschungs- und Entwicklungstätigkeit vom klassischen Stahlhersteller zu einem weltweit führenden Technologie- und Industriegüterkonzern entwickelt. Wir wollen diese Position konsequent weiter ausbauen und auch in Zukunft bei der Entwicklung neuer Produktionsverfahren, wie etwa Additive Manufacturing, ganz vorne dabei sein“, so Wolfgang Eder, Vorstandsvorsitzender der voestalpine AG.

Mit einem Rekord-Forschungsbudget von 150 Millionen Euro im laufenden Geschäftsjahr 2016/17 – dies entspricht einer Steigerung von 13 Prozent gegenüber dem Vorjahr – gilt der Konzern als forschungsintensivstes Unternehmen Österreichs.

Metal Additive Manufacturing: Neue Dimension in der Produktion

Die additive Fertigung, auch 3D-Druck genannt, ermöglicht die individuelle und flexible Umsetzung von Bauteilen mit völlig neuen Formen und Funktionalitäten – z. B. Werkstücke mit Hohlräumen oder bionischen Strukturen – in nur einem Produktionsschritt. Während der 3D-Druck auf Kunststoffbasis längst die Serienreife erreicht hat, steht die weitaus komplexere Herstellung von metallischen Produkten in diesem Prozess (Metal Additive Manufacturing) noch am Anfang.

Franz Rotter, Vorstandsmitglied der voestalpine AG und Chef der Special Steel Division © voestalpine AG

Um dieses Potenzial langfristig zu nutzen, hat die Special Steel Division des voestalpine-Konzerns eine eigene Forschungsgesellschaft am Standort Düsseldorf, Deutschland – die „voestalpine Additive Manufacturing Center GmbH“ – gegründet.

„Das neue Entwicklungs- und Testzentrum wird sowohl am Metallpulver, als auch an Design und Produktion von metallischen Bauteilen im 3D-Druckverfahren forschen und diese weiterentwickeln. Es stellt somit eine wesentliche Ergänzung unserer bestehenden Wertschöpfungskette in der Werkstofferzeugung und -verarbeitung für anspruchsvollste Industrien dar“, so Franz Rotter, Vorstandsmitglied der voestalpine AG und Chef der Special Steel Division.

Vom Metallpulver bis zum fertigen Bauteil

Generell werden bei der additiven Fertigung Bauteile auf Basis eines 3D-Modells schichtweise aufgebaut. Im Gegensatz zu den klassischen Fertigungsverfahren wie Drehen und Fräsen aus einem Metallblock kommt es dabei zu keinem Materialverlust. Als Ausgangsprodukt für Metal Additive Manufacturing dient Metallpulver in entsprechender Aufbereitung (z. B. Edelstähle, Werkzeugstähle, Nickelbasis-, Titan- oder Kobalt-Chrom-Legierungen).

Die voestalpine erweitert daher auch ihre Kompetenzen in der Produktion von Pulvern, die speziell für den Einsatz im 3DMetalldruck geeignet sind und investiert bei den Tochtergesellschaften Böhler Edelstahl GmbH & Co KG, Österreich und Uddeholms AB, Schweden in spezielle Pulververdüsungsanlagen.

Der dort produzierte Werkstoff wird dann im voestalpine Additive Manufacturing Center in Düsseldorf mittels 3D-Druckern zu fertigen Bauteilen verarbeitet.

Chancen in spezialisierten Nischensegmenten

Das Zukunftspotenzial von Metal Additive Manufacturing liegt vor allem in Spezialanfertigungen und komplexen Bauteilen. In der Automobilindustrie etwa können damit Ersatzteile, Prototypen, Teile für Kleinserien oder den Rennsport wirtschaftlicher als bisher und direkt am Ort des Bedarfs hergestellt werden.

Attraktiv ist das Verfahren dank neuer Bauteilgeometrien auch für die Produktion gewichtssparender Luft- und Raumfahrtkomponenten. In der Medizintechnik eröffnet die individualisierte Fertigung von Implantaten wie etwa Hüftgelenken neue, effizientere und schonendere Behandlungsmöglichkeiten. Im Werkzeugbau ermöglicht der 3D-Druck hochkomplexe Formen, beispielsweise mit integrierten Kühl- und Temperierkanälen.

Additive Manufacturing Center

Im April 2016 startete das Kompetenzzentrum für Additive Manufacturing, das voestalpine Additive Manufacturing Center in Düsseldorf. Beim Verfahren der additiven Fertigung entstehen Bauteile durch das schichtweise Auftragen von Material, etwa Metallpulver.

Die Basis dafür sind digitale 3D-Konstruktionsdaten. Bei den Laserschmelzverfahren erhitzt ein Laser das Metallpulver exakt an der vorgegebenen Stelle und schmilzt es als hauchdünne Schicht auf das Bauteil.

Forschung und Beratung

In dem Entwicklungs- und Testzentrum wird zum einen am Metallpulver geforscht, zum anderen werden Erfahrungswerte für die Herstellung von Bauteilen und ihre Einsatzmöglichkeiten gesammelt. Ziel ist es, die Kunden bestmöglich in Sachen Pulver bzw. Design beraten oder für diese auch Bauteile herstellen zu können.

Erfahrungen in der Pulvermetallurgie

Die Tochtergesellschaften der Special Steel Division, Böhler Edelstahl und Uddeholm, haben bereits langjährige Erfahrung mit der Pulvermetallurgie als Vormaterial für höchst beständige Stähle. Um die Kompetenzen zur Herstellung von eigenen Pulvern speziell für den Metalldruck zu vertiefen, gehen im Geschäftsjahr 2016/17 zwei Pulververdüsungsanlagen für Stahl und Nickelbasislegierungen in Betrieb, eine bei Uddeholm AB in Hagfors (Schweden) und eine bei BÖHLER Edelstahl in Kapfenberg (Österreich).

Redaktion: Frank Lindner