Produkty przyszłości

Laboratorium 3D w budynku matematyki ma się przenieść do nowego budynku badawczego IMoS na terenie wschodnim przy Hertzallee/Fasanenstraße. Ben Jastram (po lewej) i Diemar Göhlich przed jednym z dużych drukarek 3D.

Dodruk addytywny za pomocą druku 3D znajduje dziś szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, lotnictwie, przemyśle i nauce.

Ben Jastram, zastępca kierownika Laboratorium Druku 3D na TU Berlin, był już przy jego tworzeniu i ma wieloletnie doświadczenie z różnymi urządzeniami.

Komponenty i inne przedmioty do addytywnej produkcji wyrobów są dziś „drukowane” z dużą precyzją.

Zarówno przemysł, jak i badania naukowe, koncentrują się na tak zwanym „Addytywnym wytwarzaniu”, czyli warstwowym wytwarzaniu elementów za pomocą drukarki 3D, które staje się kluczowym tematem przyszłości. Na TU Berlin liczne dziedziny zajmują się technologiami 3D i metodami addytywnej produkcji. Od 1 stycznia 2021 roku TU Berlin utworzyła więc Centralną Jednostkę Technologii 3D, skrótowo „ZE 3D-Tech”. Ma ona nie tylko skupiać wiedzę specjalistyczną, ale także uczynić bardziej widocznymi osiągnięcia TU Berlin w tej dziedzinie. Taką decyzję podjął Rady Uczelni na wniosek prof. dr-inż. Dietmara Göhlicha, który reprezentuje na TU Berlin dziedzinę Metod Rozwoju Produktu i Mechatroniki.

Lokacja „ZE 3D-Tech” będzie obejmować powierzchnię 1200 metrów kwadratowych w nowym budynku badawczym IMoS (Interdyscyplinarne Centrum Modelowania i Symulacji), który obecnie powstaje na wschodnich terenach TU Berlin w Charlottenburgu. Dzięki nowoczesnym urządzeniom, nowa „ZE 3D-Tech” będzie świadczyć usługi w zakresie wizualizacji 3D, skanowania 3D oraz addytywnej produkcji. Nowa jednostka będzie nie tylko – również ponaduczelnianie – dostępna do celów nauczania i badań, ale także otwarta na zamówienia z przemysłu.

Badania nad addytywną produkcją i technologiami 3D będą ściśle powiązane z trzema nowymi katedrami, które zostaną utworzone w ramach berlińskiego miejsca przyszłości Siemensstadt 2.0

Podstawą i punktem wyjścia przyszłej jednostki centralnej będzie dotychczasowe laboratorium 3D Instytutu Matematyki na Wydziale II Matematyki i Nauk Przyrodniczych TU Berlin. Kierownictwo ZE ma być powiązane z katedrą „Design for Additive Manufacturing”, która jest planowana w ramach Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science (WvSC), berlińskiego miejsca przyszłości Siemensstadt 2.0, i będzie osadzona na TU Berlin. W tym obszarze będą badane głównie procesy powstawania produktów i optymalizacja elementów, również z wykorzystaniem sztucznej inteligencji.

Silnie powiązane z tematyką innowacyjnego przemysłu produkcyjnego są także dwie kolejne katedry, które zostaną utworzone na TU Berlin w ramach WvSC, finansowane przez Berlin: Katedra „Materials for Additive Manufacturing”, planowana w Instytucie Nauki i Technologii Materiałów TU Berlin, będzie między innymi pracować nad rozwojem i optymalizacją nowych materiałów hybrydowych oraz badaniem struktur kompozytowych. Katedra „Mathematical Modeling of Industrial Life Cycles”, planowana na Instytucie Matematyki TU Berlin, zajmie się modelowaniem, analizą i obsługą tzw. „cyfrowych bliźniaków”, które symulują linie produkcyjne lub produkty. Wszystkie trzy procedury rekrutacyjne są już w toku.

Medycyna, przemysł motoryzacyjny, lotnictwo i kosmonautyka, dobra konsumpcyjne – technologia 3D jest już stosowana w wielu dziedzinach

„Niezaprzeczalnie widać, że rozwój zmierza w kierunku produktów generatywnych; czyli takich, które są wytwarzane bez użycia narzędzi czy form odlewniczych, a tylko na podstawie danych bezpośrednio z drukarki 3D”, wyjaśnia profesor Dietmar Göhlich. „Addytywne wytwarzanie uzupełnia, na przykład w inżynierii maszynowej i produkcji, tradycyjne metody jak odlewanie, frezowanie czy kucie. W ten sposób można wytwarzać skomplikowane geometrie na jednej maszynie. Jednak dla szerokiego zastosowania przemysłowego wciąż pozostaje wiele kluczowych pytań badawczych do rozwiązania.”

Druk 3D już znajduje szerokie zastosowanie, na przykład w budownictwie, lotnictwie i kosmonautyce, przemyśle motoryzacyjnym, w produkcji dóbr konsumpcyjnych oraz w medycynie. Dotychczas również na TU Berlin dziedziny zajmujące się odpowiednimi technologiami i metodami są rozproszone po wszystkich wydziałach. Nowa jednostka centralna ma je połączyć w strategiczny sojusz. „Oczekujemy, że ZE 3D-Tech będzie stanowić iskrę do nowych, interdyscyplinarnych projektów ponaduczelnianych, które będą miały również zasięg regionalny i międzynarodowy”, wyjaśnia Göhlich. „Już istnieje sieć badawcza i dydaktyczna ‚Additive Manufacturing’, a około 30 dziedzin na TU Berlin wyraziło zainteresowanie odpowiednimi działaniami.”

Podstawy znajdują się w byłym Centrum Badawczym DFG „Matheon” – planowane są kolejne, jeszcze bardziej zaawansowane urządzenia

Już w 2003 roku laboratorium 3D na TU Berlin zostało założone przez prof. dr. Hartmuta Schwandta w ramach DFG Centrum Badawczego „Matheon”. Posiada ono wieloletnie, szerokie doświadczenia w zastosowaniach i technologiach, a także wykwalifikowanych pracowników, takich jak dr inż. Ben Jastram, zastępca kierownika laboratorium 3D. Między innymi laboratorium dysponuje trójścienną CAVE do interaktywnych projekcji 3D, gdzie można doświadczyć wirtualnej rzeczywistości. Drukarki 3D, skanery, nano- tomograf, frezarki CNC oraz rozbudowana infrastruktura komputerowa z oprogramowaniem do addytywnej produkcji elementów dopełniają wyposażenie. Planowane jest zakup kilku kolejnych dużych urządzeń dla „ZE 3D-Tech”. Finansowane będą z funduszy inwestycyjnych w wysokości około dwóch milionów euro, które już zostały przewidziane w budżecie na wspomniany nowy budynek badawczy IMoS.

Więcej informacji można uzyskać u:

Prof. dr-inż. Dietmar Göhlich
TU Berlin
Wydział V Infrastruktury Transportu i Systemów Maszynowych
Instytut Konstrukcji Maszyn i Technologii Systemów
Dział Metod Rozwoju Produktu i Mechatroniki
Tel.: 030 314-23241
E-mail: dietmar.goehlich@tu-berlin.de