Von Aluminium bis Zink

Das Magdeburger  Start-Up „m4p“ entwickelt, veredelt und vertreibt Metallpulver für additive Fertigungsverfahren.

Aus dem Computer auf direktem Wege zum Produkt – darauf zielt derzeit die moderne Fertigung, genannt Industrie 4.0. Sie wird im nächsten Jahrzehnt die globale Wirtschaft nachhaltig verändern. Das Magdeburger Start-Up „m4p“ ist darauf vorbereitet.

Auch Weltmarktunternehmen wie Apple und Google haben einmal klein angefangen - in einer Garage. Ein hoffnungsvolles „Garagen-Unternehmen“ mit Gespür für zukünftige Märkte ist derzeit die Firma m4p – gesprochen „Metals for printing“. Im Oktober 2015 von Dr.-Ing. Andreas Pelz in Magdeburg als GmbH gegründet, ist der Firmenname gleichzeitig  Programm: „m4p“ setzt auf die additive Fertigung komplexer metallischer Werkzeuge als Bestandteil der Industrie 4.0-Technologie. 

Der 3D-Druck und die Industrie 4.0

Die additive 3D-Fertigung gilt als wegweisend, weil sie qualitativ hochwertige Produkte mit oftmals geringeren Ressourcen und damit auch umweltfreundlicher als bisher hervorbringen kann. Additive Fertigungstechnologien können dabei helfen, die Produktentwicklungszeiten zu verkürzen, indem am Computer entworfene Produkte auf direktem Weg – dem 3D-Druck – in die Realität übertragen werden. 

Ende der 1990er und Anfang der 2000er Jahre lagen die Vorteile hauptsächlich auf dem Gebiet der Modell- und Prototypen-Fertigung.  Fortschritte auf dem Gebiet der 3D-Printertechnologien ermöglichen inzwischen auch ganze Kleinserienfertigungen von Bauteilen zu wettbewerbsfähigen Preisen, insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie, heißt es bereits 2014  in einem VDI-Statusreport.

Dr.-Ing. Pelz - m4p-Geschäftsführer – ist überzeugt, dass schon in den nächsten Jahrzehnten die 3D-Printertechnologien in vielen Bereichen – von der Automobilindustrie über den Werkzeugbau und der Medizintechnologie bis zur Umwelttechnologie - einen großen Aufschwung erleben werden. Mit diesen Erwartungen ist der Magdeburger Ingenieur keineswegs allein. Die renommierte Unternehmensberatung Roland Berger schätzt den weltweiten Markt für die additive Fertigung bis zum Jahr 2023 auf 7,7 Milliarden Euro. Die additive Fertigung gilt als ein wichtiger Teil der Initiative Industrie 4.0.

Schicht für Schicht zum Ziel

Bei der additiven Fertigung wird ein im Computer dreidimensional konstruiertes Bauteil (3D-CAD-Datensatz) direkt in ein reales Bauteil umgesetzt. Das Stück wird in dünnen Schichten mit Hilfe eines 3D-Druckers aufgebaut. Als Ausgangsmaterialen können verschiedene Stoffe dienen. Dazu zählen Kunststoffe ebenso wie Metalle oder Keramiken. Die Forschung auf dem Gebiet der verarbeitbaren Werkstoffe nimmt derzeit mit großer Geschwindigkeit zu.

Das Unternehmen „m4p“ möchte mit Unternehmen in Sachsen-Anhalt und aus anderen Teilen EU-Europas die vielfältigen Alternativen des 3D-Drucks aufzeigen. Die Vorteile liegen insbesondere im Wegfall bzw. der Reduzierung von abtragenden Fertigungsmethoden wie Bohren, Drehen und Fräsen sowie im Verzicht auf Muster- bzw. Formteile wie beim Gießen.

3D-Druck von Metallen mit großer Präzision

Mittlerweile auf dem Markt sind 3D-Kunststoffdrucker. Die Ausgangsmaterialien sind allerdings nur begrenzt stabil und belastbar. Eine höhere Belastung- und Festigkeit und damit eine industrielle Relevanz erreichen metallische Bauteile, die ebenfalls additiv aufgebaut werden können. Möglich machen es verschiedene Energiequellen auf der Basis von Laser- oder Elektronenstrahlen, die inzwischen für  die industrielle Produktion angeboten werden. Dabei werden mikroskopisch kleine Metallteilchen, Metallpulver in ausgewählten Korngrößen, runder Form und mit den passenden Materialeigenschaften zur additiven Herstellung von Bauteilen und Werkzeugen eingesetzt.

Beim metallischen 3D-Druck wachsen Teile schichtweise durch Schmelzen, Auftragen und Härten. Bei den 3D-Drucktechniken unterscheiden die Ingenieure zwischen verschiedenen Verfahren. Derzeit am häufigsten in der industriellen Anwendung sind das selektive Laserschmelzen (SLM) und das Elektronenstrahlschmelzen (EBM). Das vom Computer in Schichten zerlegte CAD-Modell wird Schicht für Schicht  aufgebaut. An den Stellen, an denen später tragfähiges Material sein soll, konsolidiert der 3D-Drucker die Form.

Viele Faktoren entscheiden über Bauteilqualität

Derzeit wenden vor allem Industrieunternehmen aus der Medizin- und Luftfahrtindustrie den kosten- und ressourceschonenden 3D-Druck an. KMU-Unternehmen  nutzen die Chancen dieser Technologie und die Einsparungen bei der Entwicklungszeit, den Montagekosten und den Produktionskosten bislang nur selten. Darin sieht  Dr. Pelz von „m4p“ eine Chance.

Der Firmengründer absolvierte 2004 sein Studium und die Promotion im Bereich Maschinenbau an der Magdeburger Universität. Ein Jahrzehnt lang arbeitete er als angestellter Ingenieur in einem pulvermetallurgischen Unternehmen.  . 2015 gründete Dr. Pelz seine eigene Firma, die auf neue, additive Fertigungstechnologien setzt. Schwerpunkt von „m4p“ ist die Entwicklung, die Veredlung und der Vertrieb von Mettallpulvern, von Aluminium bis Zink.  „Wir versuchen auf die Anforderungswünsche der Kunden an die Metallpulver, z.B. hinsichtlich Festigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit, etc. einzugehen und wollen mit individuellen Lösungen überzeugen“, so der m4p-Geschäftsführer.

Der 3D-Druck wird zunehmend schneller

Die additiven Aufbaugeschwindigkeiten haben sich in den vergangenen zwei Jahrzehnten schnell entwickelt. Dazu beigetragen haben Verbesserungen der Computer- und Lasertechnik sowie der Software für die additive Fertigung. Mit der additiven Technologie sind Material- und Gewichtseinsparungen von zum Teil über sechzig Prozent erreichbar. Künftig breitere Anwendungen werden unter anderem auf den Gebieten der metallischen Implantate in der Biomedizin gesehen.

Gerade hat „m4p“ eine eigene Siebanlage in Betrieb genommen, die gezielte Metallpulver-Korngrößen unter Schutzgas realisieren kann.

Das Magdeburger Start-Up erhielt ein Gründerstipendium von der Investitionsbank Sachsen-Anhalt und wird vom Land auch bei der Durchführung von Machbarkeitsuntersuchungen zum Einsatz verschiedener Pulvermaterialien in der additiven Fertigung und bei Messeauftritten wie der „Rapidtech 2016“ in Erfurt  und der „FormNext“ in Frankfurt unterstützt.

Autor und Bild: Uwe Seidenfaden

Bildunterschrift
Dr.-Ing. Andreas Pelz gründete 2015 die Firma m4p. Sie entwickelt, veredelt und vertreibt Metallpulver für additive Fertigungsverfahren.