13.5.2022 - Jann Raveling

Eine neue Dimension im Metall-3D-Druck

Erfolgsgeschichten

Additive Fertigung ohne Stützstrukturen mit der Software aus Bremen

Prof. Vasily Ploshikhin mit einem 3D-gedrucktem Bauteil © Starthaus/Raveling

Additive Fertigung ohne Stützstrukturen, verzugsminimierend und effizient – diese Eigenschaften können den Metall-3D-Druck entscheidend verbessern. Das Start-up AMSIS schafft dafür die Grundlage – und findet in der Additiven Fertigung damit Gehör.

Wie mäht man am geschicktesten ein Stück Rasen? Lange Bahnen, im Kreis oder doch ein Zick-Zack-Muster? Eine Frage, die zunächst wenig mit dem 3D-Druck von Metallen zu tun hat, könnte man meinen.

Wer sich ein wenig mit den komplexen Geräten auskennt, weiß jedoch, dass 3D-Drucker, ob nun für Kunststoff oder Metall, ein Erzeugnis Schicht-für-Schicht in Bahnen aufbauen. Entweder durch geschmolzenen Kunststoff, der durch eine erhitzte Düse aufgetragen wird oder durch einen Laser, der Metallpulver in Bahnen gezielt zum Schmelzen bringt.

Die Form dieser Bahnen – die auch Hatch-Vektoren genannt werden – können sich auf die Qualität des Endprodukts auswirken. „Mit unserer Genesis-Software verändern und optimieren wir die Eigenschaften des Materials durch eine geschickte Wahl dieser Hatch-Vektoren. So schaffen wir es, bisherige Probleme im Metall-3D-Druck wie thermische Staus, Verzug oder starke Eigenspannungen deutlich zu verringern oder zu vermeiden“, erklärt Dr. Vasily Ploshikhin, Professor an der Universität Bremen und Gründer des Start-ups AMSIS.

Eine komplexe Aufgabe. Denn während es im heimischen Garten nur eine Handvoll Bahnen sind, die der Mäher braucht, geht es beim 3D-Druck schnell um hunderttausende Hatch-Vektoren, die pro Bauteil optimiert werden müssen.

Einsparungen von Kosten und Zeit im 3D-Druck möglich

Die Bremer Software kann aber noch mehr: Herkömmliche Metall-3D-Printer drucken Überhänge oder Schrägen nur bis zu 45 Grad, bei flacheren Winkeln müssen sie auf Stützstrukturen zurückgreifen, die das Bauteil während des Drucks stabilisieren. „Abhängig von dem Material schaffen wir es, auf bis zu 20 Grad herunterzugehen. Und dort, wo wir noch Stützstrukturen benötigen, können wir deren Volumen um bis zu 40 Prozent reduzieren“, so der Professor.

Die Hatch-Vektoren, welche die Genesis-Software berechnet, basieren dabei auf umfangreichen Simulationen.

Bisher sind Stützstrukturen im 3D-Druck unverzichtbar, um überhängende Bauteile zu stabilisieren © Starthaus/Raveling

„Wir stellen unterschiedliche Hatching-Varianten zur Verfügung, je nachdem, welches Ergebnis erzielt werden soll. Damit erlauben wir eine hohe Anpassungsfähigkeit, das haben wir anderen voraus“, erklärt der 3D-Druck-Experte.

Technologietransfer geglückt

Mit AMSIS bringt Ploshikhin Wissen aus der Universität in die Industrie-Anwendung. „Ich wollte nie rein bei der Theorie bleiben. Mit dem Unternehmen kann ich mich und meine Ideen verwirklichen“, erklärt er.

Auch wenn Ploshikhin mit AMSIS sein erstes Unternehmen gründete, Neuland ist es für ihn nicht. Vor seiner Universitätskarriere arbeitete er in einem industrienahen Forschungs- und Entwicklungsunternehmen, und auch an der Uni muss er um die Einwerbung und die Verwaltung von Drittmitteln für Projekte kämpfen – Vertrieb und Controlling im weitesten Sinne. „Ich habe mich reif gefühlt, etwas Neues und Innovatives auf die Beine zu stellen, meine Vorerfahrung half mir dabei natürlich sehr. Als Uniprofessor wollte ich nah an der industriellen Praxis sein und habe mich immer zwischen Forschung und Industrie positioniert“, sagt er über sich.

Seit der Gründung 2017 hat sich viel getan. Mittlerweile dank geflossenen Investitionen ist es möglich geworden, zwölf Voll- und Teilzeitangestellte mit der Entwicklung und Vertrieb der Genesis-Software zu beschäftigen. Im Januar 2022 bezog das Unternehmen ein großes Büro im Gebäude der Denkfabrik im Bremer Technologiepark, direkt gegenüber dem Bremer 3D-Druck-Spezialisten BEGO und einen Steinwurf von führenden Instituten in den Materialwissenschaften, wie IFAM und IWT, entfernt.

„Die unmittelbare Nähe zur Universität ist ideal für das Start-up. Bremen ist als 3D-Druck-Standort international bekannt. Wir haben hier eine gute Infrastruktur und somit auch gleich potenzielle Anwenderinnen und Anwender“, führt er weiter aus. Rund eine Handvoll Kundinnen und Kunden arbeiten bereits mit der Bremer Software. Ausgewählte Parteien, mit denen das ambitionierte AMSIS-Team gemeinsam die Serienreife vorantreibt.

Grafik eines Bauteils
Ohne die Bremer Software nicht möglich: Extreme Überhänge, frei gedruckt, ohne Stützstrukturen © AMSIS

Metall-3D-Druck 3.0

Mitte 2022 kommt das innovative Start-up seinem Ziel einen entscheidenden Schritt näher – wenn alles nach Plan verläuft. „Wir bringen dann unsere Version 3.0 heraus mit neuer Benutzeroberfläche und neuen Funktionen. Sie soll dann an die Endkundinnen und -kunden gehen“, freut sich Ploshikhin bereits. Mit dem Update sei es dann auch möglich, unterschiedliche Hatch-Muster für unterschiedliche, gleichzeitig gedruckte Bauteile auf einmal zu simulieren und diese Informationen an den 3D-Drucker weiterzugeben.

Außerdem sei es möglich, gezielt Fehler in das Druckprodukt einzubauen. Wofür das gut ist? „So gut wie jedes Metall-3D-Druckwerk hat heute Fehler, kleine Poren und Lufteinschlüsse. Indem wir diese Fehler gezielt einbauen, können Forschungsabteilungen reproduzierbare Untersuchungen vornehmen und so Methoden zur Vermeidung entwickeln.“

So könnten Drucker zum Beispiel lernen, mittels künstlicher Intelligenz Fehler im Bauteil zu erkennen und zu beheben. Ein Aufgabenfeld, das sich auch AMSIS vorgenommen hat – die Softwareentwicklerinnen und -Entwickler arbeiten gerade daran, mittels Kamera und maschinellem Lernen den Druckanlagen Intelligenz beizubringen. „Das ist aber noch Zukunftsmusik“, gibt Ploshikhin zu.

Das AMSIS-Team
Das Team wächst schnell © Starthaus/Raveling

Zusammenspiel aus Wissenschaft und Wirtschaft geglückt

Mit seiner Software schafft der 3D-Druck-Innovator Ploshikhin, der 2009 erstmals nach Bremen kam, so auch einen Transfer von der Industrie zurück in die Forschung. Seine Industrienähe hilft Ploshikhin, aus den heutigen Herausforderungen im Bereich der industrieller 3D-Druck-Produktion die zukunftsträchtigen Richtungen der Grundlagenforschung zu identifizieren. So werden neue grundlagenorientierte Projekte konzipiert und normalerweise in Kooperation zwischen seiner Professur und den Partnerinstituten der Universität, wie IFAM und IWT, gemeinsam durchgeführt.

Von einer solchen Synergie zwischen Industrie und Forschung profitieren vor allem die jungen Studierende der Universität. „Ich gebe meinen Studierenden die Chance, im Unternehmen zu arbeiten oder Abschlussarbeiten zu schreiben. So kann ich kluge Köpfe für das Unternehmen gewinnen und gleichzeitig hier am Standort Bremen halten. Ich glaube, dass das sehr wichtig für die Entwicklung Bremens ist“, führt er weiter aus.

Über den EFRE-Beteiligungsfonds finanziert

Bei der erfolgreichen Unternehmensgründung haben auch das Starthaus Bremen & Bremerhaven und die BAB – die Förderbank einen großen Anteil. Über das Finanzinstrument des EFRE-Beteiligungsfonds Bremen hat die BAB am jungen Unternehmen Anteile erworben und es im Gegenzug dafür mit Finanzmitteln ausgestattet. „Die BAB ist ein wichtiger Partner, der uns aktiv unterstützt. Die regelmäßigen Treffen bringen uns immer weiter“, zieht Ploshikhin eine positive Bilanz aus der langjährigen Zusammenarbeit.

Weitere Unterstützung kam über Forschungsprojekte im Rahmen der FEI-Förderung zustande. Ploshikhin: „Die Beraterinnen und Berater der BAB haben einen hohen technischen Sachverstand und haben gleich den hohen Innovationsgrad erkannt. Ich glaube, das gibt es nicht überall.“

Anfang 2021 hat auch ein privater Investor, HZG Additive Manufacturing Tech Fund, gegründet von den weltweit bekannten deutschen Pionieren in der metallischen additiven Fertigung, Kerstin und Frank Herzog, ein großes Potential der GENESIS-Software erkannt und AMSIS mit zusätzlichen Mitteln ausgestattet. Für Ploshikhin ein Beweis, dass er auf dem richtigen Weg ist. „Es ist eine Herausforderung – gerade der unternehmerische Teil, wenn es darum geht, ein Team zu bilden, auf Kundinnen und Kundenbedürfnisse einzugehen oder Investorinnen und Investoren zu finden. Aber es bereitet mir auch sehr große Freude.“

An einer Gründung interessiert? Schreibt uns gern eine Mail an info@starthaus-bremen.de oder ruft uns unter +49 (0)421 9600 372 an, wenn ihr Fragen zu eurer Gründung(sidee) habt. Wir haben die Antworten.

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