Additive Fertigung für Chemiewissenschaften und Chemieingenieurwesen

Dieses Buch ist speziell für Forscher sowie Lehrende konzipiert, die einen Fortgeschrittenen-Fertigungs-Kurs in ihren Klassen unterrichten oder einführen. Es präsentiert den aktuellen Forschungsstand in diesem Forschungsbereich und die bisher identifizierten Hauptprobleme für die Integration der additiven Fertigung in chemische Prozesse. Die einzigartige Fähigkeit, Materialien mithilfe aufkommender additiver Fertigungstechnologien in funktionale Bauteile mit spezifischer Geometrie zu verwandeln, hat in Biologie, Ingenieurwissenschaften und Materialwissenschaften erhebliches Interesse geweckt, um maßgeschneiderte Designs für spezifische Anwendungen zu erstellen. Die Anwendungen dieses aufstrebenden Fertigungsverfahren im Bereich der chemischen Wissenschaften und des Ingenieurwesens sind im Anfangssdtadium. Daher liegt der Hauptfokus dieses Buches darauf, die grundlegenden Prinzipien der additiven Fertigungsverfahren sowie den Einsatz in konventionelle chemische Prozesse und verschiedeneVerfahrenstechniken einzuführen. Der potenzielle Vorteil der Anwendung dieser additiven Fertigungstechnologien besteht darin, großtechnisch chemische Prozesse herunterzuskalieren, was mehrere Vorteile bietet, darunter eine geringere Flächenbedarf, Abfallreduktion, effiziente Wärmeintegration und dezentrale chemische Fertigung.

Was ist Additive Fertigung?

Additive Fertigung (engl. : additive manufacturing, AM) - weitgehend auch als 3D-Druck bezeichnet - ist ein aufstrebendes und innovatives Fertigungsverfahren, das sich grundlegend von konventionellen Herstellungsprozessen unterscheidet und der Forschung und Industrie zu völlig neuen Möglichkeiten verhilft. Bauteile werden Schicht für Schicht aufgebaut und entstehen nicht wie bei herkömmlichen Verfahren durch Abtrag von Material (zum Beispiel durch fräsende Bearbeitung). Dadurch ergibt sich eine enorme Flexibilität und Designfreiheit beispielsweise bei der Herstellung von Prototypen und auch zunehmend in der Serienfertigung.

Die Zukunft der additiven Fertigung

Die additive Fertigung zählt zu den starken Wachstumsfeldern innerhalb der Produktion. Führende Marktberichte sagen ein durchschnittliches jährliches Wachstum von ca. 20 Prozent für die nächsten fünf Jahre voraus. Das Fraunhofer IGCV geht dabei davon aus, dass dieses Branchenwachstum der additiven Fertigung nicht nur in einem spezifischen Industriezweig zu beobachten sein wird. Vielmehr ist davon auszugehen, dass in allen Industriezweigen der Einsatz additiver Fertigungsverfahren zunehmen wird. Im Jahr 2022 wurden zur Zukunft der additiven Fertigung zwei Studien (An Additive Manufacturing Breakthrough & The Futures of Metal Additive Manufacturing 2030) veröffentlicht, bei denen das Fraunhofer IGCV Zuarbeiten geleistet hat.

Die additive Fertigung zählt zu den starken Wachstumsfeldern innerhalb der Produktion. Führende Marktberichte sagen ein durchschnittliches jährliches Wachstum von ca. 20 Prozent für die nächsten fünf Jahre voraus. Das Fraunhofer IGCV geht dabei davon aus, dass dieses Branchenwachstum der additiven Fertigung nicht nur in einem spezifischen Industriezweig zu beobachten sein wird. Vielmehr ist davon auszugehen, dass in allen Industriezweigen der Einsatz additiver Fertigungsverfahren zunehmen wird. Im Jahr 2022 wurden zur Zukunft der additiven Fertigung zwei Studien (An Additive Manufacturing Breakthrough & The Futures of Metal Additive Manufacturing 2030) veröffentlicht, bei denen das Fraunhofer IGCV Zuarbeiten geleistet hat.

Kapitel 1. Additive Fertigung - Kapitel 2. Eine allgemeine Einführung und ihre Entwicklung. - Kapitel 3. Additive Fertigung. - Kapitel 4. Grundprinzipien und Arten von AM-Technologien - Kapitel 5. Fused Deposition Modeling und Stereolithographie - Kapitel 6. Polymer- und Kunststoffdruck - Kapitel 7. Selektives Laserschmelzen - Kapitel 8. Metalldrucktechniken. - Kapitel 9. Robocasting-Verfahren - Kapitel 10. Druck von keramischen Materialien - Kapitel 11. Vorbehandlung, Washcoat und chemische Funktionalisierung von AM-basierten Oberflächen - Kapitel 12. Entwicklungen im chemischen Reaktordesign unter Verwendung von AM-Technologien. - Kapitel 13. Jüngste Entwicklungen bei AM-basierten Anwendungen in der Chemie und im Chemieingenieurwesen.