Im Bereich Additive Fertigung mit Polymeren optimieren wir Prozesse, um neue Einsatzmöglichkeiten und neue Werkstoffe zu erschließen, beispielsweise um den Kunststoff-Druck nachhaltiger zu machen. Um Bauteile noch besser und kostengünstiger herstellen zu können, forschen wir außerdem an der Prozessstabilität und Bauteilauflösung.

Beim Selektiven Laserschmelzen arbeiten wir an smarten Prozessüberwachungen. Diese sollen es ermöglichen, in den laufenden Prozess einzugreifen und gegebenenfalls nachzusteuern. Hierdurch wollen wir Wärmestaus verhindern und das gesamte Pulverbett zuverlässig als Druckbereich nutzbar machen. So wollen wir aufwendige und zeitintensive Fehldrucke vermeiden. Wir entwickeln Prozesse für die Pulver-basierte Additive Fertigung mit dem Laser weiter, um sie für neue Anwendungen oder Materialien anzupassen.

Bei der fAdditiven Fertigung beschäftigen wir uns mit der Topologie-optimierung und der Prozessentwicklung, um neue Materialien für den 3D-Druck zu qualifizieren. Im Fokus stehen dabei nachhaltige Naturfaser-basierte oder kompostierbare Werkstoffe. Mit Hochleistungsfaserverbundstrukturen wollen wir neue Herstellungsverfahren für den Leichtbau schaffen. Außerdem arbeiten wir daran, 3D-gedruckte Elemente mittels Laserdurchstrahlschweißen stoffschlüssig zu verbinden. Bauteile aus dem Filamentdruck sind vielseitig einsetzbar, u.a. sogar für Fassadenverkleidungen in der Architektur oder als Furnier auf Möbeln. Wir arbeiten insbesondere an Faserverbundstrukturen sowie an Kurz- und Endlosfaserverstärkten Werkstoffen.

Im Bereich flüssigkeits-basierte Additive Fertigung forschen wir an der Weiterentwicklung hochauflösender 3D-Druckverfahren, um deren Potential für die generative Fertigung multiskaliger Strukturbauteile oder auch komplexer Komponenten zu erschließen. Neben Laser-basierten Technologien im Polymerbad wie der Stereolithographie und der Zwei-Photonen-Polymerisation nutzen wir Mikro-Dispenser und den Aerosol Jet sowie hybride Verfahren. Damit dispensieren wir zum Beispiel Leiterbahnen und optische Polymere. Um die Potentiale für den industriellen Einsatz zu erweitern, erarbeiten wir Strategien zur Automatisierung von Prozessketten.

Multimaterialen und neue Werkstoffe

Um auch Multimaterialbauteile additiv herstellen zu können, entwickeln wir Prozesse, mit denen sich verschiedene Werkstoffe kombinieren lassen. Im Fokus steht dabei zum einen, artgleiche Werkstoffe miteinander zu kombinieren, aber auch metallene Bauteile mit Kunststoff zu vereinen. Außerdem arbeiten wir an gradierten Werkstoffen, um flexibel die Härte und Zusammensetzung eines Bauteils zu variieren. Um die Additive Fertigung weiter in der Industrie zu etablieren und neue Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen, arbeiten wir an und mit neuen Materialien. Dafür entwickeln wir neue Prozesse oder optimieren bestehende. Um optimale Eigenschaften zu erreichen, analysieren und charakterisieren wir die Bauteile genau und passen die Prozesse entsprechend an. Wir arbeiten mit leitfähigen Materialien, nachhaltigen und kompostierbaren Naturmaterialien, Kohlenstofffasern für Faserverbundstrukturen, transparenten Photopolymeren sowie mit hybriden Materialien (organisch-anorganisch).

Additive Fertigung mit Glas und Keramik

Wir arbeiten an der Weiterentwicklung der Fertigungsprozesse, um reproduzier- und automatisierbare Glaskomponenten mit einer hohen Komplexität und optischen Qualität herzustellen. Das von uns mitentwickelte Verfahren zur additiven Glasfertigung, auch Laser Glass Deposition genannt, ermöglicht mithilfe eines faserbasierten Prozesses automatisiert komplexe Strukturen herzustellen. Im Fokus steht dabei die Automatisierung des umfangreichen Handlings, vom Umgang mit dem Rohwerkstoff bis zum fertigen Produkt für standardisierte, reproduzierbare Ergebnisse. Des Weiteren arbeiten wir an der Additiven Fertigung von Optiken und optischen Komponenten wie beispielsweise Kugellinsen. Wir können an bestehende Komponenten andrucken sowie schichtweise unabhängige Bauteile aufbauen.

Wir erforschen neben der Herstellung kompletter Bauteile im Pulverbettverfahren die gezielte Modifikation elektrischer Eigenschaften durch das Dispergieren von Keramikpartikeln in Metall beim Laserauftragschweißen. Außerdem beschäftigen wir uns mit dem Gradieren mit Wolframkarbiden im Laserbeschichtungsprozess, um die Standzeit von Werkzeugen signifikant zu verbessern. Um mehr Anwendungen für die Additive Fertigung von Gläsern und Keramiken zu ermöglichen, entwickeln und evaluieren wir außerdem Prozesse für Werkstoffe, die dafür bisher noch nicht eingesetzt werden. Von großem Interesse für die Optik, aber auch den Glasapparatebau, ist die Verarbeitung von Quarzglas und Borosilikatglas. Außerdem arbeiten wir daran, die additive Verarbeitung des weit verbreiteten Kalk-Natron-Glases erstmals zu ermöglichen.