Projekt des Monats

Klimaneutrales Metallpulver für die additive Fertigung

Inbetriebnahmeteam (v.l.n.r.): Alexander Kircheis (Firma Indutherm), Cederic Bouillon, Martin Bonenberger, Michael Wahl, Adrian Huwer, Sebastian Kiechle

Am Umwelt-Campus Birkenfeld (UCB) wurde durch die Arbeitsgruppe von Prof. Wahl ein bedeutender technologischer Meilenstein erreicht: Eine Anlage zur Herstellung von Metallpulvern nach dem VIGA-Verfahren (Vakuum-Inertgas-Verfahren) ist erfolgreich aufgebaut und in Betrieb genommen worden. Damit setzt der Campus neue Maßstäbe in der nachhaltigen Materialproduktion für die additive Fertigung.

Im Zentrum der Anlage steht ein innovativer Prozess: Metallische Abfälle werden zunächst induktiv aufgeschmolzen und anschließend mithilfe von Gas verdüst. Ziel ist es dabei, Reststoffe aus dem Metall-3D-Druck sowie Späne effizient in hochwertiges Pulver zurückzuführen und so Materialkreisläufe konsequent zu schließen. Besonders hervorzuheben ist der nachhaltige Ansatz: die eingesetzten Gase werden unter Nutzung erneuerbarer Energien hergestellt. Wird Strom aus erneuerbaren Quellen, wie dies am Umwelt-Campus der Fall ist, eingesetzt entsteht „klimaneutrales Metallpulver“, das insbesondere für moderne Fertigungsverfahren wie den 3D-Druck von großer Bedeutung ist. Perspektivisch werden auf dieser Basis auch neue Legierungen entwickelt.

Realisiert wurde die Anlage im Rahmen des Projekts „CZS Center KRAFt: Carl-Zeiss-Stiftung Center Kreislaufwirtschaft und Ressourceneffizienz mittels additiver Fertigungstechnologien“. Gefördert wird das Vorhaben von der Carl-Zeiss-Stiftung (CZS). Zusätzliche Unterstützung beim Aufbau der Pulververdüsungsanlage kam vom Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit Rheinland-Pfalz.

Bereits jetzt gilt die Anlage als Leuchtturmprojekt für die Region: In einem weiten Umkreis gibt es keine vergleichbare Einrichtung an einer Hochschule. Am Umwelt-Campus selbst werden verschiedene Metall-3D-Druckverfahren erforscht, insbesondere Pulverbettverfahren. Insgesamt stehen am Campus drei Metall-3D-Drucker zur Verfügung, die eng mit der Pulverherstellung verzahnt sind. Einen Einblick in die Labore bietet ein virtueller Rundgang unter: https://www.umwelt-campus.de/mwahl/labore

Auch die wissenschaftliche Zusammenarbeit spielt eine zentrale Rolle. Zu den Kooperationspartnern im Projekt KRAFt zählen das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie die Hochschule Aalen. Darüber hinaus sind am Umwelt-Campus Birkenfeld weitere Fachrichtungen beteiligt: Prof. Roman Kirsch bringt seine Expertise in der Verfahrenstechnik, insbesondere in der Schüttgutcharakterisierung, ein, während Prof. Henrik te Heesen energietechnische Bewertungen und Analysen im Projekt verantwortet. Gemeinsam arbeiten alle Beteiligten daran, die Ressourceneffizienz additiver Fertigungstechnologien zu steigern und Materialkreisläufe zu schließen. Für die einzelnen Prozessschritte werden detaillierte Energie- und Stoffbilanzen erstellt, analysiert und gezielt optimiert. An allen drei Standorten wird zudem der Einsatz der am Umwelt-Campus hergestellten Metallpulver intensiv erforscht.

„Der Aufbau der Anlage war äußerst aufwendig und nur dank des großen Engagements vieler Beteiligter möglich. Mein Dank gilt allen Mitwirkenden. Besonders die Unterstützung des Landesbetriebs Liegenschafts- und Baubetreuung in Idar-Oberstein und unserer Betriebstechnik war entscheidend für den Erfolg des Projekts“, sagt Gesamtprojektleiter Prof. Michael Wahl. Aus dem Team waren neben Michael Wahl insbesondere Martin Bonenberger und Adrian Huwer in die Planung und Umsetzung eingebunden.

Neben der Forschung wird die Pulververdüsungsanlage zukünftig auch aktiv in der Lehre eingesetzt. Ziel ist es, den direkten Transfer aktueller Forschungsergebnisse in die Ausbildung der Studierenden sicherzustellen und praxisnahe Kompetenzen im Bereich der additiven Fertigung zu vermitteln.

Mit der Inbetriebnahme der Anlage eröffnen sich vielfältige neue Forschungsmöglichkeiten. Der Umwelt-Campus Birkenfeld positioniert sich damit als führender Standort für nachhaltige Innovationen in der additiven Fertigung. Weitere Kooperationen mit Unternehmen und Hochschulen sind ausdrücklich erwünscht. Interessierte Partner sind eingeladen, sich für eine Zusammenarbeit zu melden.

Mehr zum Gesamtprojekt findet man unter: https://center-kraft.de/

Kontakt:
Prof. Michael Wahl
m.wahl[@]umwelt-campus[.]de
https://www.umwelt-campus.de/mwahl

Das CZS Center KRAFt wird bis April 2031 mit 12 Millionen Euro durch die Carl-Zeiss-Stiftung gefördert.

Über die Carl-Zeiss-Stiftung

Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert Wissenschaft und Lehre in den MINT-Disziplinen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik. Als Partnerin exzellenter Wissenschaft ermöglicht sie Freiräume für Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung. Die Stiftung wurde 1889 von Ernst Abbe in Jena gegründet und ist heute eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und der SCHOTT AG. Ihre Fördertätigkeit wird aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.