Welches Potenzial hat Additive Manufacturing für die Energiewende?

Zwei Schwerpunkte bestimmen die Erstauflage des neuen Forums: die Nutzung von AM für den Turbomaschinenbau sowie für die Elektrolyseur- und Brennstoffzellenproduktion. Dazu sprechen u. a. Fachleute von MAN Energy Solutions, vom internationalen Verband der Gasturbinentechnologie-Community ETN Global, von Scanlab, von Whitecell Eisenhuth und von Headmade Materials.

„Wir haben im Energiesektor alle die gleichen Herausforderungen. Wir wollen AM mit dem größtmöglichen Mehrwert für die Kunden einsetzen. In unserem Fall heißt das in erster Linie, zur CO₂-Einsparung beizutragen. Dazu müssen wir mit der Industrialisierung von AM-Prozessen weiter vorankommen – am besten gemeinsam mit allen Partnern in der Wertschöpfungskette für die Herstellung und den Betrieb von Gasturbinen. Auf dem Forum werden wir sowohl bereits erprobte Anwendungen vorstellen als auch weiteren Handlungsbedarf besprechen“, sagt Ulli Klenk von Siemens Energy. Das Mitglied des Rapid.Tech-3D-Fachbeirates verantwortet zusammen mit Dr. Eric Klemp von Whitecell Eisenhuth, ebenfalls Fachbeiratsmitglied, die inhaltliche Ausrichtung des Forums.

AM-Maschinendaten: Transparenz gefordert

Anders Such, Head of Additive Manufacturing bei MAN Energy Solutions, wird u. a. Beispiele vorstellen, wie MAN die additive Fertigung für die effizientere Produktion von Komponenten im Turbomaschinen- und Motorenbau nutzt. Eine Rolle spielen dabei die Potenziale und Herausforderungen, die sich bei der Integration des 3D-Drucks in bestehende industrielle Fertigungsketten ergeben.

Handlungsbedarf besteht beispielsweise bei Standardisierung, Zertifizierung und Zusammenarbeit zwischen Herstellern von AM-Systemen und Anwendern im Gasturbinenbau. Das ist ein Thema im Vortrag von Nicolò Cairo, Project Officer beim Energy & Turbomachinery Network ETN Global, und eine Erkenntnis aus einer Studie des Netzwerks zu den im Energiesektor hauptsächlich genutzten L-PBF-Maschinen (Laser-Pulverbettfusion). Die ETN-Arbeitsgruppe Additive Fertigung hat die auf dem Markt verfügbaren Systeme hinsichtlich ihrer Performance bewertet. Ulli Klenk, Mitglied dieser Arbeitsgruppe, erläutert: „Über alle Anlagen hinweg konnten wir eine hohe vergleichbare Qualität feststellen. Unterschiede gibt es beim Preis. Was fehlt, ist Transparenz. Wir brauchen den direkten Zugriff auf die Prozessführung, auf die Maschinendaten, um den Business Case weiter zu verbessern. Die technischen Lösungen dafür sind verfügbar.“

Zu den Lösungen, die diese Offenheit bezüglich Datenzugriff ermöglichen, gehören Scan-Systeme von Scanlab. Diese werden von L-PBF-Maschinenherstellern genutzt. Beispiele für eine End-to-End-Prozesskontrolle stellt Dr. Daniel Reitemeyer aus dem Bereich Geschäftsentwicklung von Scanlab vor.

Wasserstoff „grün“ erzeugen und anwenden

3D-Druck kommt bei der Gasturbinenfertigung bereits für die Herstellung von thermisch und mechanisch höchstbelasteten Komponenten wie Brennerspitzen zum Einsatz. Diese Elemente können heute schon zu 80 Prozent Wasserstoff statt Erdgas nutzen. „Die 100 Prozent sind nicht mehr weit. Was wir jedoch brauchen, ist grüner Wasserstoff“, verweist Ulli Klenk auf ein Kernproblem der Energiewende und damit auf den zweiten Schwerpunkt des Forums.

„Hier beschäftigen wir uns insbesondere mit den Potenzialen der additiven Fertigung für die Herstellung von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen, um mit diesen Systemen Wasserstoff möglichst emissionsfrei zu erzeugen und ihn auch „grün“ anzuwenden, beispielsweise im Mobilitätssektor“, erklärt Dr. Eric Klemp, der diesen Teil des Forums verantwortet. Der Abteilungsleiter Brennstoffzelle und additive Fertigung bei Whitecell Eisenhuth wird zudem über den Einsatz von AM bei der Fertigung von Bipolarplatten sprechen. Die Komponenten sind wesentliche Elemente in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren. Whitecell Eisenhuth nutzt 3D-Druckverfahren wie den Siebdruck, um die Bipolarplatten schneller zu fertigen, die zusätzlich eine deutlich bessere Performance besitzen und außerdem eine neue Form des Schutzes gegen Produktpiraterie bieten.

Eine weitere 3D-Drucklösung für die Herstellung von Bipolarplatten ist Vortragsthema von Ralph Mayer, Senior Technical Sales Manager bei Headmade Materials. Er stellt die CMF-Technologie (Cold Metal Fusion) vor. Sie kombiniert die Vorteile des Lasersinterns für Kunststoffe mit dem metallischen 3D-Druck und findet ihren Einsatz unter anderem bei der additiven Herstellung von Endplatten in Elektrolyseuren. Hier bietet im Besonderen die Kombination von Verfahren und Werkstoffen einen deutlichen und signifikanten Mehrwert.