«Wir wollen Know-how 
für künftige Maschinen liefern»

Pierangelo Gröning ist Mitglied des 
Direktoriums der Empa und koordiniert die Forschung zum Thema Additive 
Manufacturing. Im EmpaQuarterly er-läutert er, wohin die Reise geht.
INTERVIEW: Rainer Klose / BILD: Empa

Herr Gröning, welche Rolle spielt die Empa beim Thema 
Additive Manufacturing (AM)?
Advanced Manufacturing wurde vom ETH-Rat für die Periode 2017 bis 2020 zu einem strategischen Forschungsschwerpunkt erklärt. Additive Manufacturing – also der 3-D-Druck mit Metallen – stellt dabei eines von verschiedenen Elementen von Advanced 
Manufacturing dar, das generell neue, modernere Produktionstechniken umfasst. Sie sind für den Werkplatz Schweiz von grosser Bedeutung. Dort müssen wir gut sein, damit wir uns in Zukunft international behaupten können.
 
Auf welche der verschiedenen Bereiche, Materialien und 
AM-Verfahren konzentriert sich die Empa?
Als Materialforschungsinstitution sehen wir die grossen Herausforderungen in der Kombination von Metallen und Keramiken. Als Verfahren studieren wir zunächst Selective Laser Melting (SLM), Laser direct Metal Deposition (LDM) sowie Selective Laser Sintering (SLS).

Wird die Empa Kurse anbieten, in denen Fachkräfte Additive Manufacturing erlernen können?
Die Empa ist in erster Linie ein Forschungsinstitut. Zum einen wollen wir den Laserbearbeitungsprozess verstehen und zum anderen neue, für den 3-D-Druck optimierte Rohmaterialien entwickeln. Ziel der Forschung ist es, den 3-D-Druck von Metallen vom heutigen Stadium der «Manufaktur» in ein robustes und zuverlässiges industrielles Verfahren überzuführen. Mit der eigentlichen Verfahrenstechnik, also dem Betrieb von Anlagen oder der Konstruktion und Optimierung des Druckprozesses von Bauteilen, werden wir uns nicht befassen. Diese Aufgabe sehen wir gut bei den Schweizer Fachhochschulen oder Instituten wie dem ETH-Spinoff inspire aufgehoben. Dort ist auch die Ausbildung von Fachkräften in guten Händen.

Sie haben dennoch gerade einen 3-D-Laserdrucker an 
der Empa in Betrieb genommen. Was unternehmen Sie mit der Maschine?
Für unsere Forschung brauchen wir natürlich auch Anlagen, auf welchen wir die neu entwickelten Materialien unter Realbedingungen und bestmöglicher Prozessüberwachung verarbeiten können. Zum einen ist dies ein mit aufwendigem Prozess-Monitoring modifizierter kommerzieller 3-D-Drucker. Daneben werden wir eigene Forschungsapparaturen aufbauen, mit welchen wir die Laser-Material-Wechselwirkung und den Entstehungsprozess des Werkstücks und damit auch des Werkstoffes genau untersuchen und 
eines Tages kontrollieren können. 

Es geht also um die Echtzeitsteuerung des Prozesses? 
Genau. Wir wollen für zukünftige Maschinen Know-how liefern, mit dem sich der Laserbearbeitungsprozess regeln lässt.

Was ändert sich für Industrieunternehmen, wenn sie mit 
Additive Manufacturing beginnen?
Eine der Konsequenzen ist, dass das Qualitätsmanagement völlig neu organisiert werden muss: Heute produziert man im Serienbau eine Anzahl Teile, entnimmt Stichproben, testet sie und schliesst vom Ergebnis dieser Tests dann zurück auf die Güte des Herstellungsprozesses. Beim Additive Manufacturing erzeuge ich jedoch Einzelstücke oder nur sehr wenige Teile nacheinander. Das bedeutet aber, dass man vom ersten Produktionsmoment bis zur Fertigstellung des Werkstücks den kompletten Prozess überwachen muss, weil man hinterher keinen Test machen kann, ohne das Bauteil zu zerstören. Dem Kunden, der das Einzelstück kauft, muss der Hersteller die Produktionsprotokolle zur Verfügung stellen – nur dann kann er eine Garantie für das Produkt abgeben. Wir Forscher müssen für diese neue Produktionsweise die Grundlagen liefern. Wir müssen grundlegend verstehen lernen, wie ein solches Werkstück im Laserlicht entsteht, welche Fehler passieren, wie man sie erkennt und vermeidet.