Eines der verbreitetsten industriellen 3D-Druckverfahren ist die Laser-Pulverbettfusion. Sie wird vor allem für komplexe, hochbelastbare Bauteile in Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und im Werkzeugbau eingesetzt. Über sechs Jahre haben Forschende unter Leitung der Universität Duisburg-Essen an besseren Verfahren und Pulvern geforscht. Jetzt wurde das von der DFG geförderte Schwerpunktprogramm Werkstoffe für die Additive Fertigung erfolgreich beendet. Die Ergebnisse bieten eine einzigartige Referenz für Wissenschaft und Industrie. Sie sind frei zugänglich – über Daten einer Interlabor-Studie und in einem Special Issue der Zeitschrift Advanced Engineering Materials.
Bei der Laser-Pulverbettfusion (LPBF) schmilzt ein Laser dünne Schichten aus Metall- oder Polymer-Pulver gezielt auf. So entsteht Schicht für Schicht das Bauteil. Um hierbei Werkstoffe und additive Verfahren systematisch zu verbessern und zu standardisieren, hatte die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) 2019 das Schwerpunktprogramm SPP 2122 eingerichtet. Unter der Leitung von Prof. Dr. Stephan Barcikowski, Technische Chemie der Universität Duisburg-Essen (UDE), forschten seither mehr als 30 Teams angefangen von maßgeschneiderten Metall- und Polymer-Ausgangspulver über die Funktionalisierung mit Nanopartikeln bis hin zur detaillierten Prozesscharakterisierung.
Dabei ist durch die Interlabor-Studie der größte offene Datensatz seiner Art entstanden: 32 internationale Labore fertigten – standardisiert – Bauteile aus metallischen und polymeren Pulvern mit und ohne Nanopartikel-Modifikationen, um den Einfluss von Materialeigenschaften, Maschinenparametern und Prozessführung systematisch zu vergleichen.
„Die Interlabor-Studie ist ein Meilenstein für Wissenschaft und Industrie, denn sie liefert erstmals weltweit vergleichbare Daten zu hochkomplexen Fertigungsprozessen über verschiedene Materialklassen hinweg“, sagt Dr. Anna Ziefuß, Leiterin der Arbeitsgruppe Oberflächenchemie und Laserbearbeitung an der UDE. „Die Ergebnisse der Studie, zusammen mit den Beiträgen im Special Issue, bieten Einblicke in die gesamte Prozesskette – vom Materialdesign und den Partikeleigenschaften bis zur finalen Bauteilperformance.“
Auf Basis der Ergebnisse lassen sich verlässliche Standards entwickeln, Prozesse gezielt optimieren und neue Materialien schneller in die Anwendung bringen. „Unser Ziel war es, sowohl grundlegendes Verständnis als auch praktische Lösungen zu präsentieren – und beides vollständig Open Access“, so Ziefuß. Das ist gelungen: Die Daten der Interlabor-Studie werden ab 10. November 2025 verfügbar sein. Das Special Issue Materials for Additive Manufacturing – Final Outcomes of SPP 2122 ist bereits veröffentlicht: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/toc/15272648/2025/27/14