Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung

Der Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung (auch bekannt als englisch Directed Energy Deposition oder DED) ist eine Kategorie an Additiven Fertigungsverfahren gemäß der Norm DIN EN ISO 52900:2022-03. Bei den Additiven Fertigungsverfahren wird Material, in der Regel Schicht für Schicht, zusammengefügt um Werkstücke aus 3D-Modelldaten zu erzeugen. Zu den Verfahren dieser Kategorie zählen die Fertigungsprozesse, bei denen gebündelte Energie genutzt wird, um Material, dort wo es aufgebracht wird, zu verbinden.

Das Laserauftragschweißen zählt zum Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung.

Zu den verwendeten Werkstoffen zählen Metalle in Pulverform, als Draht oder als Stangen. Die Energieeinbringung wird mittels Laserstrahl, Elektronenstrahl, Lichtbogen, Plasma, Überschallaufprall oder Reibung realisiert.

Die Verfahren werden unterteilt in die Unterkategorien "Thermische Energie und Pulver", "Thermische Energie und Draht", "Widerstandsschweißen" und "Kinetische Energie und Pulver".

Verfahren und Bezeichnungen

Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung mittels thermischer Energie und Pulver

Bei diesen Verfahren wird in einer Gasatmosphäre oder Vakuum mittels Laserstrahl Metallpulver aufgeschmolzen und daraus eine Bauteilschicht generiert. Hierunter fallen unter anderem Verfahren mit den folgenden Bezeichnungen:

• Laserauftragschweißen
• Direct Metal Deposition / DMD
• Direct Metal Tooling / DMT
• Laser Engineered Net Shaping / LENS

Materialauftrag mittels gerichteter Energieeinbringung mittels thermischer Energie und Draht

Bei diesen Verfahren wird in einer Gasatmosphäre oder Vakuum mittels Laserstrahl, Elektronenstrahl oder Plasmabogen ein Metalldraht aufgeschmolzen und daraus eine Bauteilschicht generiert. Hierunter fallen unter anderem Verfahren mit den folgenden Bezeichnungen:

Laserstrahl

• Laserauftragschweißen
• Laser Metal Deposition / LMD

Elektronenstrahl

• Electron Beam Additive Manufacturing / EBAM

Plasmabogen

• Wire Arc Additive Manufacturing / WAAM

Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung mittels kinetischer Energie und Pulver

Bei diesen Verfahren wird Metallpulver durch eine Düse aufgetragen, aus dem Pulver wird beim Aufprall die Bauteilschicht generiert. Hierunter fallen unter anderem Verfahren mit den folgenden Bezeichnungen:

• Kaltgasspritzen
• Metall-Pulver-Auftragsverfahren / MPA

Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung mittels kinetischer Energie und Stangenmaterial

Bei diesen Verfahren wird Stangenmaterial durch Rotation auf ein Substrat aufgetragen und daraus eine Bauteilschicht generiert. Hierunter fallen unter anderem Verfahren mit den folgenden Bezeichnungen:

• Additive Friction Stir Deposition

Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung mittels Widerstandschweißens

Bei diesen Verfahren wird in einer Gasatmosphäre oder in einem Vakuum ein elektrisch leitfähiger Draht auf Basis der jouleschen Stromwärme eines durch die Verbindungsstelle fließenden elektrischen Stromes aufgeschweißt und daraus eine Bauteilschicht generiert. Hierunter fallen unter anderem Verfahren mit den folgenden Bezeichnungen:

• Wire Arc Additive Manufacturing / WAAM

Einzelnachweise und Anmerkungen

1. DIN EN ISO/ASTM 52900:2022-03, Additive Fertigung - Grundlagen - Terminologie (ISO/ASTM 52900:2021); Deutsche Fassung EN_ISO/ASTM 52900:2021. Beuth Verlag GmbH, doi:10.31030/3290011. 
2. Sicherheit und Gesundheit beim Arbeiten mit 3D-Druckern — medien.bgetem.de - BG ETEM Medienportal. Abgerufen am 10. Juni 2022. 
3. Steffen Ritter, Jan Sehrt, Johannes Lange: DIN Poster Additive Fertigung. In: beuth.de. Hochschule Reutlingen, Ruhr Universität Bochum, Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Juni 2020, abgerufen am 31. Juli 2023. 
4. Uwe Berger: 3D-Druck - additive Fertigungsverfahren Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Rapid Manufacturing. 3. Auflage. Haan-Gruiten 2019, ISBN 978-3-8085-5079-3. 
5. Maximilian Munsch, Matthias Schmidt-Lehr, Eric Wycisk: Metal Additive Manufacturing technology landscape v7. In: ampower.eu. AMPOWER GmbH & Co. KG, März 2022, abgerufen am 12. Mai 2022. 
6. KMS GmbH & Co KG https://www.kms-wirkt.de: Maschinenfabrik Berthold Hermle AG - MPA-Technologie von Hermle – additiver Materialaufbau mit Zerspanung kombiniert. 10. Juni 2022, abgerufen am 10. Juni 2022. 
7. Hang Z. Yu, Mackenzie E. Jones, George W. Brady, R. Joey Griffiths, David Garcia: Non-beam-based metal additive manufacturing enabled by additive friction stir deposition. In: Scripta Materialia. Band 153, August 2018, S. 122–130, doi:10.1016/j.scriptamat.2018.03.025 (elsevier.com [abgerufen am 10. Juni 2022]). 

Additive Fertigungsverfahren

Freistrahl-Bindemittelauftrag	3D-Drucken
Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung	Laserauftragschweißen; Kaltgasspritzen
Materialextrusion	3D-Siebdruck; Contour Crafting; Fused Deposition Modeling; Fused Layer Modelling
Freistrahl-Materialauftrag	Multi-Jet Modeling; Poly-Jet Modeling
Pulverbettbasiertes Schmelzen	Elektronen-Strahlschmelzen; Laser-Sintern; Laser-Strahlschmelzen
Schichtlaminierung	Laminated Object Manufacturing; Layer Laminated Manufacturing; MELATO
Badbasierte Photopolymerisation	Continuous Liquid Interface Production; CT-basierte axiale Lithografie; Digital Light Processing; Stereolithografie; Zwei-Photonen-Lithographie
Verschiedene Prozesse und Kombinationen	3D-Druck im Bauwesen; 3D-Druck im Werkzeugbau; Lithography-based Metal Manufacturing; Sinterbasierte additive Fertigung; Nachbehandlung bei additiven Fertigungsverfahren

Überblick 3D-Druck / ausführliche Liste der additiven Fertigungsverfahren