Nanci Hardwick, CEO von MELD Manufacturing, über die Revolutionierung der additiven Metallfertigung

MELD Manufacturing Corporation leistet Pionierarbeit bei einer radikal neuen Technologie, die den 3D-Druck von Metallen ohne Schmelzen ermöglicht. Nach einem Jahrzehnt der Entwicklung mit Aeroprobe wurde MELD im Frühjahr 2018 als Tochtergesellschaft ausgegliedert und stellte im April 2018 seine große B8-Maschine vor. Die B8 stellt den herkömmlichen Pulverbett-Metall-3D-Druck durch den Einsatz eines Festkörperfertigungsverfahrens auf Basis des Reibrührschweißens in Frage. Durch die Verbindung von Metall mit Reibung und Druck – statt mit Hitze – eröffnet MELD eine Vielzahl einzigartiger Vorteile.

Vision hinter der MELD-Fertigung

MELD ist ein kleines, von Frauen geführtes Unternehmen, das letztes Jahr in Virginia gegründet wurde. Es erhielt 2018 den prestigeträchtigen R&D 100 Award – einen internationalen Wettbewerb, der die 100 innovativsten Produkte weltweit auszeichnet. Unsere Mission ist es, die Fertigung zu revolutionieren und die Reparatur des Unreparierbaren zu ermöglichen. Im Gegensatz zu vielen AM-Unternehmen, die sich ausschließlich auf die Teileerstellung konzentrieren, umfasst der Ansatz von MELD die Materialauswahl, die additive Fertigung und die Reparatur nach der Fertigung, sodass Konstrukteure Teile von Grund auf für eine optimale Leistung bauen können.

Wie die MELD-Technologie funktioniert

Die Kerninnovation von MELD ist sein Festkörperprozess. Im Gegensatz zu herkömmlichen AM-Methoden, bei denen Metall geschmolzen wird, verwendet MELD ein rotierendes Hohlwerkzeug, um extremen Druck und Reibung sowohl auf das Zufuhrmaterial als auch auf das Grundmaterial auszuüben. Dadurch werden die Materialien plastisch verformt und können so „zusammengerührt“ werden – ein additiver Reibrührprozess. Die Kornstruktur ist verfeinert, was zu überlegener Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schlagermüdungsleistung führt. Da der Prozess unterhalb der Schmelztemperatur stattfindet, kann MELD Pulver, Flocken, Chips und feste Riegel ohne strenge Materialspezifikationen verarbeiten – im Gegensatz zu vielen AM-Systemen, die proprietäre Rohstoffe erfordern.

MELD arbeitet in einer offenen Atmosphäre, sodass kein Vakuum oder eine Inertgasabschirmung erforderlich ist. Dies senkt die Kosten, erhöht die Sicherheit und macht den Prozess umweltfreundlich. Es ermöglicht auch eine nahtlose Skalierung auf große Teile – entscheidend für Anwendungen wie Schiffs-, Raumfahrzeug- und Brückenreparaturen – ohne die Einschränkungen, die geschlossene Kammersysteme mit sich bringen.

Der Stromverbrauch ist gering, da keine Laser zum Einsatz kommen, und die Abscheidungsraten sind hoch. Die fertigen Teile sind vollständig dicht, sodass Nachbearbeitungsschritte wie heißisostatisches Pressen (HIP) oder Sintern entfallen.

Vergleich von MELD mit anderen Metall-AM-Methoden

Jede Metall-AM-Technologie hat ihre Nische. Die herausragenden Merkmale von MELD sind seine Festkörperbeschaffenheit, der Betrieb unter freiem Himmel und die beispiellose Materialvielfalt. Es kann sehr große Teile bauen oder reparieren, verschleißfeste oder ballistische Beschichtungen hinzufügen und vorhandene Komponenten modifizieren. Der Prozess mit geringer Hitze führt zu minimalen Restspannungen, was besonders für Luft- und Raumfahrt- und Automobilteile wertvoll ist, die eine präzise Geometrie und strukturelle Integrität erfordern.

MELD ermöglicht auch die Herstellung von Legierungen vor Ort und die Herstellung von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen – ein Vorteil für die schnelle Prototypenerstellung neuer Materialzusammensetzungen. Darüber hinaus hat die Technologie bewiesen, dass sie in der Lage ist, Maschinenspäne zu fertigen Teilen zu recyceln, was ihre Umweltfreundlichkeit unterstreicht.

Auswirkungen des Metall-3D-Drucks auf die Branche

Die additive Metallfertigung bietet Kosteneinsparungen, Leistungssteigerungen, reduzierte Logistik und die Möglichkeit, Komponenten vor Ort zu reparieren. Diese Vorteile gelten für praktisch alle Branchen, in denen Metall in der Produktion verwendet wird. Die Flexibilität von MELD – die Handhabung eines breiten Spektrums an Materialien und Teilegrößen – macht es besonders attraktiv für Branchen von der Luft- und Raumfahrt bis zur Energieerzeugung.

Aktueller Stand und Zukunftsaussichten der additiven Fertigung

Wir stehen am Beginn einer neuen Ära und bewegen uns von Industrie 4.0 hin zu Industrie 5.0. In den nächsten fünf Jahren wird es einen Wandel vom Rapid Prototyping zum integrierten Materialdesign und zur Leistungsoptimierung in der Designphase geben. Durch die Bewertung und Anpassung von Materialeigenschaften – wie lokaler Duktilität oder Festigkeit – bereits in der Konzeptphase können wir das volle Potenzial von AM ausschöpfen.

Wichtige Herausforderungen für eine breitere Akzeptanz

Das größte Hindernis ist der Mangel an internem Fachwissen. Viele Unternehmen vertrauen die AM-Strategie Personen an, deren Hauptverantwortung woanders liegt. Um die Einführung zu beschleunigen, sind engagierte interne Champions und eine strategische Ressourcenzuweisung erforderlich.

Unternehmensgröße vs. AM-Expertise

Die Größe bestimmt nicht die Leistungsfähigkeit. Kleine Unternehmen können schnell handeln und mutige Entscheidungen treffen, während größere Organisationen möglicherweise mit Trägheit zu kämpfen haben. Der entscheidende Faktor ist die Fähigkeit, Veränderungen zu bewältigen und AM-Lösungen schnell bereitzustellen.

Erste Schritte mit dem Metall-3D-Druck

Beginnen Sie mit der Beurteilung der Produktgröße, der Materialanforderungen und der Leistungskriterien. Passen Sie diese an die Fähigkeiten der verfügbaren AM-Prozesse an. Sobald die Grundlagen beherrscht werden, erweitern sich die Möglichkeiten zur Kosten-, Zeit- und Gewichtsreduzierung exponentiell. Bildung und praktische Erfahrung wecken das Interesse am besten.

Was der MELD-Fertigung bevorsteht

MELD zielt auf Industrie 5.0 ab, indem es Materialwissenschaft, Maschinenbau und Elektrotechnik sowie Designanpassungen zusammenführt. Zu den bevorstehenden Initiativen gehören eine Maschinenplattform mit größerem Bauraum, ein zertifiziertes Bedienerschulungsprogramm und ein Forschungskonsortium zur Beschleunigung von Innovationen.

Frauen im 3D-Druck

Bei einer kürzlich von Volvo Trucks veranstalteten Veranstaltung „Women in Manufacturing“ habe ich hervorgehoben, dass Frauen Mut, Zusammenarbeit und Belastbarkeit in die Branche bringen. Die integrative Kultur von MELD ermutigt jeden, der bereit ist, die Chance zu nutzen, sich dieser transformativen Technologie anzuschließen.

Um mehr über MELD Manufacturing zu erfahren, besuchen Sie meldmanufacturing.com .