Materialentwicklung für Additive Fertigung

Stand der Dinge international und in der Schweiz

Materialentwicklung für additive Fertigung (Additive Manufacturing, AM) umfasst Kunststoffe, Metalle, Keramiken und Verbundwerkstoffe, die aufgrund ihrer Zusammensetzung optimal auf die Prozessbedingungen in einem additiven Fertigungsprozess abgestimmt sind und die dadurch neue Produkte mit besserer Performance ermöglichen. Dabei werden zwei Ziele verfolgt: Einerseits soll das Portfolio an Materialien vergrössert werden, die sich für additive Prozesse eignen. Anderseits sollen mit additiven Verfahren neue Materialien erzeugt werden, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht herstellbar sind. So können beispielsweise aufgrund der speziellen Bedingungen in der additiven Prozessierung instabile Zustände in Metallen eingefroren werden, es können unterschiedliche Materialien im Herstellungsprozess kombiniert oder Materialeigenschaften lokal verändert werden.

Es ist deshalb ein stark zunehmender Trend, spezifische Materialien für additive Fertigungsverfahren herzustellen. Diese machen es möglich, Bauteile zu fertigen, die neue Funktionen oder bessere Eigenschaften haben als solche, die konventionell hergestellt wurden. Nur mit für die Prozesse optimierten Materialien kann das ganze Potenzial der additiven Fertigung in der Industrie genutzt werden.

Konsequenzen für die Schweiz

Die Schweiz ist mit ihrer Expertise im Bereich der Materialforschung und Technologieentwicklung gut aufgestellt. Auf der Forschungsseite spielen hier die Institutionen des ETH-Bereichs, Forschungsorganisationen wie inspire sowie einige Fachhochschulen eine wichtige Rolle. Aber auch auf Seiten der Industrie findet man in der Schweiz verschiedene Unternehmen, die über die notwendigen Kompetenzen verfügen, solche Materialien und die zugehörigen Prozesse zu entwickeln. Während die additive Fertigung in den vergangenen Jahren vor allem durch Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus – insbesondere in Deutschland und in den USA – vorangetrieben wurde, wird in Zukunft ein stärkerer Fokus auf den Materialien und Prozessen liegen. In diesem Gebiet, das aktuell noch in den Kinderschuhen steckt, sich aber rasch entwickelt, bietet sich der Schweiz die Chance, international zu einem Technologieführer zu werden. Jedoch müssen – ähnlich wie in anderen europäischen Ländern oder in den USA – auch in der Schweiz hierfür geeignete Instrumente der Forschungsförderung und des Technologietransfers zur Verfügung gestellt werden.