Additive Fertigung : 3D Druck für Großbauteile

Die Herstellung großer, individueller Bauteile in großen Dimensionen ist in der Regel sehr energie- und materialintensiv. Im Projekt XXL-3DDruck haben Wissenschaftler:innen des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) gemeinsam mit den Verbundpartnern eine ressourcenschonendere Herstellung solcher XXL-Bauteile erprobt. Dazu haben sie Teile eines Schiffsgetriebegehäuses mit einer Masse von bis zu drei Tonnen in einem überdimensionalen 3D-Drucker mit einem lasergestützten Lichtbogenverfahren Schicht für Schicht aufgebaut.

Der XXL-Drucker mit einem Bauraum von 3 x 4,5 Metern, der als Prototyp nur zu Forschungs- und Entwicklungszwecken eingesetzt wird, steht beim Schiffsgetriebebauer Reintjes in Hameln. Er arbeitet mit laserunterstütztem Lichtbogenauftragschweißen. Dies ist ein leistungsstarkes, additives Verarbeitungsverfahren für Metalle, das einen hohen Massendurchsatz ermöglicht. Mit dem Drucker kann das Konsortium bis zu 3,2 Kilogramm Stahl pro Stunde auftragen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsverfahren können Material und Energie eingespart werden: Für die Bauteile von Schiffsgetriebegehäusen werden klassischerweise individuelle Gussformen hergestellt. Dieser Arbeitsschritt entfällt bei der additiven Fertigung. Material und Gewicht lassen sich auch dadurch einsparen, dass Bauteile neu und anders konstruiert werden können - zum Beispiel mit Hohlwänden. Weitere individuelle, bauteil- und kundenspezifische Designanforderungen lassen sich mit dem laserunterstützten Lichtbogenauftragschweißen realisieren.

XXL-Druck schont aber nicht nur Ressourcen bei der Herstellung, sondern auch später beim Betrieb des Schiffes - wenn weniger Material verbaut wird, muss das Schiff weniger Masse beschleunigen und verbraucht damit weniger Treibstoff.

Als Demonstrator dient ein Teil eines Schiffsgetriebegehäuses, das sich derzeit noch in der Fertigung befindet. Durch die additive Fertigung wollen die Projektbeteiligten das Gewicht eines Schiffsgetriebegehäuses um mehrere Tonnen reduzieren. Langfristiges Ziel für die Produktion ist die Verkürzung der Fertigungs- und Beschaffungszeit sowie die Einsparung von Rohstoffen wie Stahl durch den geringeren Materialeinsatz pro Gehäuse.