Producten van de toekomst

Het 3D-laboratorium in het wiskundige gebouw zal verhuizen naar de nieuwe onderzoeksgebouwen IMoS op de oostlocatie aan de Hertzallee/Fasanenstraße. Ben Jastram (links) en Diemar Göhlich voor een van de grote 3D-printers.

Het additive manufacturing via 3D-printen wordt tegenwoordig op diverse manieren toegepast in de voertuigbouw, ruimtevaart, industrie en wetenschap.

Ben Jastram, adjunct hoofd van het 3D-printlab van de TU Berlijn, was al betrokken bij de opbouw en heeft jarenlange ervaring met de verschillende grote apparaten.

Componenten en andere voorwerpen voor de additieve productie van producten worden tegenwoordig met hoge precisie "geprint".

Zowel in de industrie als in het onderzoek wordt de zogenaamde „Additive Manufacturing“, oftewel de laag-voor-laag fabricage van onderdelen met de 3D-printer, een centraal toekomstthema. Aan de TU Berlijn houden talrijke vakgebieden zich bezig met 3D-technologieën en methoden van de additieve productie. Per 1 januari 2021 heeft de TU Berlijn daarom de Centrale Instelling 3D-Technologieën, kort „ZE 3D-Tech“, opgericht. Deze moet zowel de expertise bundelen als de prestaties van de TU Berlijn op dit gebied zichtbaarder maken. Dit besloot het bestuur van de universiteit op initiatief van Prof. Dr.-Ing. Dietmar Göhlich, die aan de TU Berlijn het vakgebied Methoden van productontwikkeling en mechatronica vertegenwoordigt.

De locatie van de „ZE 3D-Tech“ wordt een ruimte van 1200 vierkante meter in het nieuwbouwonderzoekcentrum IMoS (Interdisciplinair Centrum voor Modellering en Simulatie), dat momenteel op de oostgrond van de TU Berlijn in Charlottenburg wordt gebouwd. Met zijn hoogmoderne installaties zal de nieuwe „ZE 3D-Tech“ diensten aanbieden op het gebied van 3D-visualisatie, 3D-scanning en additieve productie. De nieuwe instelling zal niet alleen – ook interfacultair – beschikbaar zijn voor onderwijs en onderzoek, maar ook openstaan voor opdrachten uit het bedrijfsleven.

Het onderzoek naar additieve productie en 3D-technologieën wordt nauw verbonden met drie nieuwe hoogleraarschappen, die in het kader van de Berliner Zukunftsort Siemensstadt 2.0 worden opgericht

De kiem en basis van de toekomstige centrale instelling wordt het huidige 3D-laboratorium van het TU-instituut voor Wiskunde van Faculteit II Wiskunde en Natuurwetenschappen. Het bestuur van de ZE moet worden verbonden met de leerstoel „Design for Additive Manufacturing“, die gepland is binnen het Werner-von-Siemens Centrum voor Industrie en Wetenschap (WvSC), het Berliner Zukunftsort Siemensstadt 2.0, en aan de TU Berlijn is gevestigd. Op dit vakgebied worden vooral processen van productontwikkeling en de optimalisatie van onderdelen onderzocht, ook met inzet van kunstmatige intelligentie.

Sterk verbonden met het thema van de innovatieve productiesector zijn ook twee andere hoogleraarschappen, die binnen het kader van het WvSC aan de TU Berlijn worden opgericht en gefinancierd door de deelstaat Berlijn: De leerstoel „Materials for Additive Manufacturing“, gepland aan het TU-instituut voor Materialenwetenschappen en -technologieën, zal onder andere werken aan de ontwikkeling en optimalisatie van nieuwe hybride-materialen en het onderzoek naar samengestelde structuren. De leerstoel „Mathematische Modellering van Industriële Levenscycli“, gepland aan het TU-instituut voor Wiskunde, houdt zich bezig met de modellering, analyse en het beheer van zogenaamde „digitale tweelingen“, die productiefaciliteiten of producten simuleren. Alle drie de benoemingsprocedures zijn al in gang gezet.

Medisch, voertuigbouw, lucht- en ruimtevaarttechniek, consumptiegoederen – 3D-technologie wordt al op veel gebieden toegepast

„Het is niet te missen dat de ontwikkeling richting generatieve producten gaat; dus producten die zonder gereedschap of gietvormen worden vervaardigd, alleen op basis van datagegevens rechtstreeks uit de 3D-printer“, legt Professor Dietmar Göhlich uit. „De additieve productie vult bijvoorbeeld in de machinebouw en de productiemethoden de klassieke procedures zoals gieten, frezen of smeden aan. Zo kunnen met additieve productie complexe geometrieën op één machine worden vervaardigd. Voor breed industrieel gebruik moeten echter nog centrale onderzoeksvragen worden opgelost.“

De 3D-printer wordt al veelzijdig toegepast, bijvoorbeeld in de bouw, de lucht- en ruimtevaarttechniek, de voertuigbouw, de consumptiegoederensector en de medische sector. Tot nu toe zijn ook aan de TU Berlijn de vakgebieden die zich bezighouden met dergelijke technologieën en methoden verspreid over alle faculteiten. De nieuwe centrale instelling moet deze nu verbinden tot een strategisch netwerk. „Wij verwachten dat de ZE 3D-Tech de vonk zal zijn voor nieuwe faculteitsoverschrijdende, interdisciplinaire samenwerkingsprojecten die ook regionale en internationale aantrekkingskracht en zichtbaarheid hebben“, aldus Göhlich. „Een onderzoeks- en onderwijsnetwerk ‚Additive Manufacturing’ bestaat al, en ongeveer 30 vakgebieden aan de TU Berlijn hebben interesse getoond in bijbehorende activiteiten.“

De kiem ligt in het voormalige DFG-onderzoekscentrum „Matheon“ – verdere hoogtechnologische installaties gepland

Al in 2003 werd het 3D-laboratorium van de TU Berlijn opgericht door Prof. Dr. Hartmut Schwandt binnen het kader van het DFG-onderzoekscentrum „Matheon“. Het beschikt daarom over jarenlange brede ervaring in toepassing en technologie, evenals over gekwalificeerde medewerkers zoals Dipl.-Ing. Ben Jastram, plaatsvervangend hoofd van het 3D-laboratorium. Onder andere beschikt het 3D-laboratorium over een drievoudige CAVE voor interactieve 3D-projecties, waar virtual reality ervaarbaar is. 3D-printers, scanners, een nano-Computertomograaf, CNC-frezen en een uitgebreide rekenfaciliteit met hardware en software voor de additieve productie van onderdelen completeren de uitrusting. Het is de bedoeling om enkele andere grote apparaten aan te schaffen voor de „ZE 3D-Tech“. Deze worden gefinancierd uit investeringsmiddelen van ongeveer twee miljoen euro, die al in de begroting voor het genoemde nieuwbouwonderzoekcentrum IMoS zijn opgenomen.

Voor meer informatie:

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Göhlich
TU Berlijn
Faculteit V Verkeers- en Machinebouw
Instituut voor Machineconstructie en Systeemtechniek
Vakgebied Methoden van productontwikkeling en mechatronica
Tel.: 030 314-23241
E-mail: dietmar.goehlich@tu-berlin.de