Fraunhofer ILT: Neue Lösungen für die industrielle additive Fertigung

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT präsentiert auf der Formnext 2025 aktuelle Forschungsergebnisse und Technologien zur additiven Fertigung von Metallen und Polymeren. Der Fokus liegt auf der Entwicklung robuster, wirtschaftlicher und funktionalisierter Bauteile – von hochbelastbaren Komponenten für die Fusionsenergie über neuartige Beschichtungsverfahren bis hin zu in Metallstrukturen integrierten Sensorsystemen.

Additive Fertigung für extreme Einsatzbedingungen
Ein Schwerpunkt des Messeauftritts ist die Verarbeitung des Hochleistungswerkstoffs Wolfram für Anwendungen in der Fusionsenergie. Im Projekt „Durable“ entwickelt das Fraunhofer ILT additive Fertigungsprozesse (PBF-LB/M), mit denen nahezu rissfreie und dichte Strukturen aus reinem Wolfram oder Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen hergestellt werden können. Ziel ist der Verzicht auf fügetechnisch kritische Übergänge durch monolithische Bauteile mit integrierter Kühlung. Solche Bauteile sollen hohen thermischen und mechanischen Belastungen widerstehen und gleichzeitig Wartungsintervalle und Betriebskosten senken.

Integrierte Nachbearbeitung: Beschichten und Verdichten in einem Schritt
Für das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) stellt das Institut den kombinierten Prozess SCaRB (Simultaneous Coating and Roller Burnishing) vor. Dabei wird die aufgebrachte Metallschicht direkt im Anschluss rolliert. Dies verbessert die Oberflächenqualität, reduziert Restrauheit und erzeugt verdichtete Randschichten mit verbesserten mechanischen Eigenschaften – ohne zusätzlichen Bearbeitungsschritt. Die simultane Prozessführung spart Zeit und Ressourcen bei gleichzeitiger Erhöhung der Bauteilqualität.

Ein neues Laserkombinationsverfahren ermöglicht PFAS-freie Verbundschichten aus Metall und dem Hochleistungskunststoff PEEK für zusätzliche Anti-Haft-, Gleit- oder Korrosionsschutzfunktionen auf Metallbauteilen - (Bild:© Fraunhofer ILT).

PFAS-freie Mehrschichtsysteme aus Metall und Polymer
Im Bereich der umweltfreundlichen Beschichtungstechnologie kombiniert das Fraunhofer ILT metallische EHLA-Schichten mit direkt angeschmolzenen PEEK-Polymerlagen, wodurch fluorfreie funktionale Verbundschichten entstehen. Durch die Nutzung der Prozesswärme und eine eigens entwickelte Düsenlösung können funktionale Kunststoffschichten auf metallische Substrate aufgebracht werden. Die Anwendungen reichen von Antihaft- und Gleitbeschichtungen bis hin zu zusätzlichem Korrosionsschutz.

Sensorintegration in Metallbauteile
Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt ist die Einbettung funktionaler Sensorstrukturen direkt in additiv gefertigte Metallbauteile. Verfahren wie Inkjet-, Aerosol-Jet- und Tampondruck ermöglichen die präzise Platzierung von Dehnungsmessstreifen während oder nach dem Aufbauprozess. Die daraus entstehenden smarten Strukturen ermöglichen Zustandsüberwachung im Einsatz, reduzieren den Bedarf an externer Messtechnik und fördern vorausschauende Wartungskonzepte. Zielbranchen sind unter anderem Luft- und Raumfahrt, Energietechnik und Maschinenbau.

SLS-Polymerteile: Filigrane Gitter und Funktionsmuster für Design-, Material- und Prozesstests. Die flexiblen Laborsysteme des Fraunhofer ILT ermöglichen kleine Pulverchargen und schnelle Materialwechsel. Der Fokus liegt auf neuen Materialien wie sehr weichem TPU und Formgedächtnispolymeren - (Bild: Fraunhofer ILT).

Prozessentwicklung für neue Materialien im Polymerbereich
Im Bereich Selective Laser Sintering (SLS) arbeitet das Fraunhofer ILT an der Entwicklung neuer Materialien, wie thermoplastische Polyurethane (TPU) und Formgedächtnispolymere. Die hauseigenen Laboranlagen ermöglichen die Verarbeitung kleinster Pulvermengen und eine schnelle Qualifizierung für industrielle Anwendungen. Ziel ist es, die Designfreiheit des SLS mit neuen Werkstoffen für weitere Branchen zu erschließen und robuste Prozessparameter für die Serienfertigung zu entwickeln.

Exponate entlang der Prozesskette
Das ausgestellte Spektrum umfasst unter anderem:

ein Aluminium-Scandium-Verteilergehäuse für Brennstoffzellen

einen LPBF-Optikträger für den Satelliteneinsatz

ein LPBF-Demonstrator mit einstellbarer Porosität

einen LCoS-Versuchsaufbau mit anpassbarem Strahlprofil

eine Live-Demonstration des EHLA-Rollierverfahrens SCaRB

Anwendungsorientierte Forschung mit industriellem Fokus
Das Fraunhofer ILT positioniert sich als Partner für die Industrie bei der Übertragung von AM-Technologien in die Produktion. Der Fokus liegt auf der Reduktion von Stückkosten, der Entwicklung qualifizierbarer Prozesse für die Serie sowie der Integration neuer Werkstoffe und Funktionalitäten. Die systematische Kombination aus Materialentwicklung, Prozessoptimierung und Digitalisierung soll die industrielle Nutzung additiver Verfahren über Branchen hinweg stärken.

Formnext 2025, 18.-21. November 2025, Frankfurt am Main,
Halle 11, Stand D31 (Fraunhofer-Gemeinschaftsstand)

Weitere Informationen: www.ilt.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen

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