Innovation: Campus Parsberg-Lupburg entwickelt Methode zum 3D-Druck von Metallriesen
Was bislang aus China kam, könnte nun direkt in Deutschland produziert werden: Ein neues 3D-Druckverfahren, das der Campus Parsberg-Lupburg entwickelt hat, verspricht massive Vorteile für Luftfahrt, Schiffbau und Industrie. Das könnte ganze Lieferketten verändern.
„Wir glauben, dass es eine große Revolution ist“, sagt Professor Anton Schmailzl. Der wissenschaftliche Leiter des Technologie Campus Parsberg-Lupburg ist sich sicher, dass die Erfindung aus dem Landkreis Neumarkt nicht nur in Luftfahrt und Schiffbau ganz neue Möglichkeiten eröffnet.
3D-Drucker kennt jeder. Doch nun haben Wissenschaftler vom Campus Parsberg-Lupburg eine Fräsmaschine so umfunktioniert, dass damit in kürzester Zeit große, tonnenschwere Metallteile gedruckt – in der Fachsprache additiv gefertigt – werden können. Ein Verfahren, dass es bisher so noch nicht gab. Das bedeutet: Was bisher teuer und mit langer Wartezeit aus China bezogen wurde, kann nun auch in Deutschland produziert werden.
Diese Erfindung könnte einen großen Schub für Luftfahrt, Schiffsbau und Autoindustrie geben und den Markt für die Herstellung von Metall-Großbauteilen umkrempeln, sagt Schmailzl. „Die Innovation aus Parsberg-Lupburg hat immenses wirtschaftliches Potenzial – davon sind wir überzeugt.“
„Motor, der Brücken zwischen Wissenschaft und Wirtschaft baut“
Gemeinsam mit dem Bayerischen Finanzminister Albert Füracker läutete der Professor am Mittwochabend in Parsberg „ein neues Zeitalter“ ein: „Das Technologie- und Transferzentrum in Parsberg-Lupburg ist ein wichtiger Motor, der Brücken zwischen Wissenschaft und Wirtschaft baut und diese Verfahren in Bayern und weltweit erfolgreich etabliert“, stellte Füracker fest.
„Die Innovation aus Parsberg-Lupburg hat immenses wirtschaftliches Potenzial.“
Professor Anton Schmailzl
Rund 100 Gäste aus Industrie und Wirtschaft informierten sich bei einem Forum über die Erfindung in der SAAM-Technologie – wobei Schmailzl lieber von einer „Innovation durch Kombination“ spricht. Die Resonanz zeige, wie relevant das Thema für die deutsche Wirtschaft sei.
Hinter dem Kürzel SAAM verbirgt sich der sperrige englische Begriff Submerged Arc Additive Manufacturing – auf Deutsch das additive Fertigungsverfahren, das am Campus Parsberg erforscht und erprobt wurde. Mit Hilfe eines Roboter geführten Druckkopfs werden dabei Schicht um Schicht tonnenschwere und großformatige Metallbauteile geformt: die Zukunft für die Herstellung von Großbauteilen“, meint der Professor. Entwickelt wurde der neue Produktionsprozess in Zusammenarbeit mit der Ottmar Buchberger GmbH und der FIT AG Parsberg.
Bisher lange Wartezeiten
„Am Anfang war es eine sehr visionäre Idee, von der wir nicht wussten, ob sie überhaupt funktioniert“, berichtet Schmailzl. Bis Benjamin Fluhrer eine 40 Jahre alte Fräsmaschine umgebaut hat. Die Ottmar Buchberger GmbH aus dem mittelfränkischen Tuchenbach hatte sich vor vier Jahren mit einem ungewöhnlichen Anliegen an den Campus gewandt: Sie wollte Stahlringe für Gasturbinen mit mehreren Metern Durchmesser drucken. Denn bisher musste das Unternehmen die mehrere Tonnen schweren Teile in China bestellen.
Dort werden sie auf dem herkömmliche Art gefertigt: Erst wird ein Metallblock gegossen und dann mit hoher Temperatur geschmiedet, erklärt Schmailzl. Die Lieferzeit für so einen Rohling beläuft sich jedoch auf mehr als ein Jahr. Die Entwicklung der Weltpolitik sorgte zudem für Engpässe und Preisanstiege. In Deutschland selbst gibt es kaum noch Unternehmen, die solche Metallrohlinge herstellen.
Wenngleich Schmailzl den Wunsch nach einer alternativen Fertigungsmethode verstanden hatte, hielt er ihn anfangs trotzdem für unrealistisch. „Die Idee war so weit weg von dem, was bisher in der additiven Fertigung von Metallbauteilen möglich war.“ Andererseits entsprach das Ansinnen genau der Vorstellung, die der Professor von der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie hat. „Die müssen zu uns kommen und sagen, was wir für sie erfinden sollen.“
Bund fördert Fortschungsprojekt
Deswegen nahm er mit seinem Team die Herausforderung an und bewarb sich 2022 um Forschungsgelder. Die Idee wurde als eines von neun Projekten deutschlandweit ausgewählt und erhielt fast die Hälfte des Fördertopfes: Bundesmittel in Höhe von 789 000 Euro.
Als Fluhrer und Schmailzl, seines Zeichens Schweißfachingenieur, den Fräskopf einer Fräsmaschine durch einen Schweißkopf ersetzten und den Frästisch durch eine dafür entwickelte Bauteilkühlung gelang der Durchbruch. Mit dem Unterpulverschweißen wählten die Wissenschaftler eine Technik, die beispielsweise dafür verwendet wird, die bis 40 Zentimeter dicken Wände eines Schiffsrumpfes zu verschweißen.
Zehn Kilo pro Stunde
Nur, dass sie Schweißraupe über Schweißraupe legen, erklärt Schmailzl. So entstehe ein Bauteil wie aus einem Guss, ohne Poren, Risse oder innere Fehlstellen. Und das geschieht dem Professor zufolge in einer enormen Geschwindigkeit: „Mit einem Schweißkopf können rund zehn Kilo pro Stunde gedruckt werden“, sagt Schmailzl und rechnet: Mit dem neuen Verfahren könne ein Bauteil mit einer Tonne Gewicht in hundert Stunden hergestellt werden.
„Wir wollen in Parsberg für dieses Verfahren das Zentrum bilden, wo wir die Entwicklung und ein aktives Netzwerk aufbauen“, so der Professor. Das Potenzial dieser Innovation sei gigantisch. Die additive Fertigung könne zur Schlüsseltechnologie werden, weil sie ressourcen- und energieeffizient sei. „Das Verfahren könnte in Zukunft den Guss- und Schmiedeprozess bei der Herstellung von Stahlrohlingen mit großen Stückgewichten ersetzen.“
Minister Füracker lobte: „Mit dem SAAM-Verfahren setzen wir in der Oberpfalz Maßstäbe.“ Die innovative Technik stärke die regionale Wirtschaft. Füracker unterstrich: „In bewegten Zeiten brauchen wir Mut, Innovationen und gezielte Investitionen, um Bayern und Deutschland wieder zukunftsstark zu machen.“
Das bietet der Campus Parsberg-Lupburg
• Expertise: Am Campus Parsberg-Lupburg bündeln die Technische Hochschule Deggendorf und die Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg (OTH) ihre Kompetenzen. Der dezentrale Hochschulstandort steht für Forschung und Entwicklung in den Schwerpunkten Digitalisierung, Fertigungstechnik und Materialwissenschaften.
• Wissenstransfer: Der Campus arbeitet mit Firmen in der Umgebung und deutschlandweit zusammen. Im Gründerzentrum feilen die innovativen Köpfe der Region an neuen Geschäftsideen und werden dabei von einem bayernweiten Netzwerk unterstützt.
• Leistungen: Neben den Schwerpunktthemen bietet der Campus firmenspezifische Beratungen im Bereich Innovationsmanagement an, ferner Auftragsforschung, öffentlich geförderte Projekte, Bachelor- und Masterarbeiten, Seminare und Schulungen
• Kontakt: Campus Parsberg-Lupburg, Am Campus 1, 92331 Parsberg. Zu erreichen ist der Campus unter der Nummer (0 94 92) 8 38 40, per Mail unter sekretariat-tcpl@th-deg.de, www.th-deg.de/tc-parsberg.