Produkte der Zukunft

Das 3D-Labor im Mathematik-Gebäude soll in den Forschungsneubau IMoS auf dem Ostgelände an der Hertzallee/Fasanenstraße umziehen. Ben Jastram (l.) und Diemar Göhlich vor einem der großen 3D-Drucker.

Das Additive Manufacturing per 3D-Druck findet heute vielfältige Anwendung in Fahrzeugbau, Raumfahrt, Industrie und Wissenschaft.

Ben Jastram, stellvertretender Leiter des 3D-Druck-Labors der TU Berlin, war bereits beim Aufbau dabei und hat jahrelange Erfahrung mit den verschiedenen Großgeräten.

Bauteile und andere Gegenstände für die additive Fertigung von Produkten werden heute mit hoher Präzision „gedruckt“.

Sowohl in der Industrie als auch in der Forschung wird das sogenannte „Additive Manufacturing“, also die schichtweise Fertigung von Bauteilen mit dem 3D-Drucker, zum zentralen Zukunftsthema. An der TU Berlin beschäftigen sich zahlreiche Fachgebiete mit 3D-Technologien und Methoden der additiven Fertigung. Zum 1. Januar 2021 etablierte die TU Berlin daher die Zentraleinrichtung 3D-Technologien, kurz „ZE 3D-Tech“. Sie soll sowohl die Expertise bündeln als auch die Leistungen der TU Berlin auf diesem Gebiet sichtbarer machen. Das beschloss das Kuratorium der Universität auf Initiative von Prof. Dr.-Ing. Dietmar Göhlich, der an der TU Berlin das Fachgebiet Methoden der Produktentwicklung und Mechatronik vertritt.

Standort der „ZE 3D-Tech“ wird eine Fläche von 1200 Quadratmetern im Forschungsneubau IMoS (Interdisziplinäres Zentrum für Modellierung und Simulation) sein, der derzeit auf dem Ostgelände der TU Berlin in Charlottenburg entsteht. Mit seinen hochmodernen Anlagen wird die neue „ZE 3D-Tech“ Dienstleistungen auf den Gebieten der 3D-Visualisierung, des 3D-Scans und der additiven Fertigung übernehmen. Die neue Einrichtung wird nicht nur – auch hochschulübergreifend – für Lehre und Forschung zur Verfügung stehen, sondern ebenfalls für Aufträge aus der Wirtschaft offen sein.

Die Erforschung von Additiver Fertigung und 3D-Technologien wird durch drei neue Professuren eng verknüpft mit dem Berliner Zukunftsort Siemensstadt 2.0

Keimzelle und Basis der künftigen Zentraleinrichtung wird das bisherige 3D-Labor des TU-Instituts für Mathematik der Fakultät II Mathematik und Naturwissenschaften sein. Die Leitung der ZE soll mit der Professur „Design for Additive Manufacturing“ verbunden werden, die im Rahmen des Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science (WvSC), dem Berliner Zukunftsort Siemensstadt 2.0, geplant und an der TU Berlin angesiedelt ist. An diesem Fachgebiet werden vor allem Prozesse der Produktentstehung und die Optimierung von Bauteilen erforschen, auch unter Einsatz von Künstlicher Intelligenz.

Eng verknüpft mit der Thematik der innovativen Fertigungsindustrie sind auch zwei weitere Professuren, die im Rahmen des WvSC an der TU Berlin eingerichtet werden, finanziert durch das Land Berlin: Die Professur „Materials for Additive Manufacturing“, geplant im TU-Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien, wird unter anderem an der Entwicklung und Optimierung neuer Hybrid-Materialien sowie an der Erforschung von Verbundstrukturen arbeiten. Die Professur „Mathematische Modellierung von industriellen Lebenszyklen“, geplant am Institut für Mathematik der TU Berlin, beschäftigt sich mit der Modellierung, Analyse und dem Betrieb von sogenannten „digitalen Zwillingen“, die Produktionsanlagen oder Produkte simulieren.  Alle drei Berufungsverfahren laufen bereits.

Medizin, Fahrzeugbau, Luft- und Raumfahrttechnik, Konsumgüter – 3D-Technologie wird bereits auf vielen Gebieten angewandt

„Es ist unübersehbar, dass die Entwicklung hin zu generativen Produkten geht; zu Produkten also, die ohne den Einsatz von Werkzeugen oder Gussformen gefertigt werden, nur auf der Grundlage von Datensätzen direkt aus dem 3D-Drucker“, erklärt Professor Dietmar Göhlich. „Die additive Fertigung ergänzt, zum Beispiel im Maschinenbau und in der Produktherstellung, die klassischen Verfahren wie Gießen, Fräsen oder Schmieden. So können mit additiver Fertigung komplizierte Geometrien auf einer Maschine erzeugt werden. Für den breiten industriellen Einsatz sind allerdings noch zentrale Forschungsfragen zu klären.“

Der 3D-Druck findet bereits vielseitige Anwendung, zum Beispiel im Bau, in der Luft- und Raumfahrttechnik, im Fahrzeugbau oder in der Konsumgüterindustrie und in der Medizin. So sind bislang auch an der TU Berlin die Fachgebiete, die sich mit entsprechenden Technologien und Methoden beschäftigen, über alle Fakultäten verstreut. Die neue Zentraleinrichtung soll sie nun zu einer strategischen Allianz verbinden. „Wir erwarten, dass die ZE 3D-Tech Initialfunken für neue fakultätsübergreifende, interdisziplinäre Verbundprojekte sein wird, die auch überregionale und internationale Anziehungskraft und Sichtbarkeit besitzen“, erklärt Dietmar Göhlich. „Ein Forschungs- und Lehrnetzwerk ‚Additive Manufacturing‘ existiert bereits, und rund 30 Fachgebiete an der TU Berlin haben Interesse an entsprechenden Aktivitäten signalisiert.“

Die Keimzelle liegt im ehemaligen DFG-Forschungszentrum „Matheon“ – weitere hochmoderne Anlagen geplant

Bereits 2003 wurde das 3D-Labor der TU Berlin von Prof. Dr. Hartmut Schwandt im Rahmen des DFG-Forschungszentrums „Matheon“ gegründet. Es besitzt daher langjährige, breite Erfahrungen in Anwendung und Technologie sowie entsprechend qualifizierte Mitarbeiter*innen wie Dipl.-Ing. Ben Jastram, stellvertretender Leiter des 3D-Labors. Unter anderem verfügt das 3D-Labor über eine dreiwandige CAVE für interaktive 3D-Projektionen, wo Virtual Reality erfahrbar ist. 3D-Drucker, Scanner, ein Nano-Computertomograf, CNC-Fräsen sowie ein umfangreicher Rechnerpark mit Hard- und Software zur additiven Fertigung von Bauteilen komplettieren die Ausstattung. Geplant ist die Anschaffung einiger weiterer Großgeräte für die „ZE 3D-Tech“. Sie werden finanziert aus Investitionsmitteln von rund zwei Millionen Euro, die dafür bereits im Haushalt für den erwähnten Forschungsneubau IMoS eingestellt sind.

Weitere Informationen erteilt:

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Göhlich
TU Berlin
Fakultät V Verkehrs- und Maschinensysteme
Institut für Maschinenkonstruktion und Systemtechnik
Fachgebiet Methoden der Produktentwicklung und Mechatronik
Tel.: 030 314-23241
E-Mail: dietmar.goehlich@tu-berlin.de