3D-Druck für Raumfahrt und Innovation: TRUMPF stärkt die Forschung an der MPA Universität Stuttgart

Am 22. Januar 2025 wird an der Materialprüfungsanstalt (MPA) der Universität Stuttgart die TruPrint 3000, eine hochmoderne 3D-Metalldruckanlage, offiziell in Betrieb genommen. Diese innovative Technologie, die das Hochtechnologieunternehmen TRUMPF als Spende bereitstellt, stärkt die Spitzenforschung in der additiven Fertigung und eröffnet neue Anwendungsfelder in Leichtbau, Energietechnik und Raumfahrt. Die feierliche Veranstaltung, geleitet von Prof. Dr. Stefan Weihe, Direktor der MPA, und Dr. Martin Werz, Leiter der Abteilung Fügetechnik und Additive Fertigung der MPA, markiert einen wegweisenden Meilenstein in der wissenschaftlichen Entwicklung.

Anna Steiger, Kanzlerin der Universität Stuttgart, eröffnet die Veranstaltung. Gemeinsam mit Dr. Anna Christmann, Koordinatorin der Bundesregierung für Luft- und Raumfahrt, betont sie die hohe Relevanz der Anlage. Dr. Christmann würdigt die Forschungsarbeit der MPA und tauscht sich mit Studierenden über zukunftsweisende Technologien wie die „grüne“ Raumfahrt aus.

Die Koordinatorin für die Deutsche Luft- und Raumfahrt Dr. Anna Christmann MdB machte in ihrem Grußwort deutlich: „Enge Kooperation und Partnerschaft von Industrie und Forschung, wie wir sie hier sehen, ist beispielgebend für unseren Wirtschaftsstandort. Die 3D-Drucktechnologie ist nicht nur in der Lage, die strengen Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie des Leichtbaus zu erfüllen, sondern dabei auch kosteneffizient und innovativ zugleich. Das stärkt den Innovationsstandort Deutschland.“

„Die TruPrint 3000 steht sinnbildlich für den Erfolg einer langen und fruchtbaren Zusammenarbeit zwischen der MPA und TRUMPF. Forschung, Lehre und unsere engagierten Studierendengruppen profitieren gleichermaßen von dieser zukunftsweisenden Technologie. Diese gelungene Kooperation zeigt, was möglich ist, wenn man den Mut hat, den vorhandenen Gestaltungsspielraum kreativ zu nutzen“, erklärt Prof. Dr. Stefan Weihe in seiner Begrüßung.

Dr. Martin Werz, macht deutlich: „Mit der 3D-Metalldruckanlage stärken wir unsere Fähigkeit, komplexe Bauteile ressourcenschonend und präzise zu fertigen. Dies ist ein entscheidender Schritt für die nachhaltige Produktion im Leichtbau.“ Er ergänzt: „Die neue Anlage bereichert nicht nur die technischen Möglichkeiten der MPA, sondern zeigt zugleich die Bedeutung einer engen Partnerschaft zwischen Wissenschaft und Industrie auf.“

„Die Universität Stuttgart steht für Rahmenbedingungen ein, in denen Forschung und Industrie sich im ständigen Austausch gegenseitig zu Innovationen anregen können“, betont die Kanzlerin der Universität Stuttgart. Sie weist zudem auf die Bedeutung eines attraktiven Lehrangebots hin: „Dass hiermit eine weitere Möglichkeit geschaffen wird, Studierende und Nachwuchskräfte mit moderner, tagesaktueller Technik an realen Fragestellungen zu unterrichten, trägt maßgeblich dazu bei, auch in Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur exzellenten Innovationsfähigkeit in der Region Stuttgart zu leisten.“

Matthias Himmelsbach, Head of Additive Manufacturing bei TRUMPF, hebt die Bedeutung der Ingenieurausbildung und die Förderung von MINT-Fächern hervor. „Die Universität Stuttgart bildet die Studierenden in den MINT-Fächern hervorragend aus. Diese gut ausgebildeten Fachkräfte tragen maßgeblich dazu bei, dass Unternehmen wie TRUMPF ihre Position als Anbieter weltweiter Spitzentechnologie weiter festigen können“, erklärt Himmelsbach. TRUMPF stellt den 3D-Drucker als Spende zur Verfügung.

Darüber hinaus spielen die Ingenieurausbildung und die Förderung von MINT-Fächern eine zentrale Rolle für den Wissenschafts- und Industriestandort Stuttgart, der als technologisches Zentrum von weltweiter Bedeutung gilt. Um im internationalen Wettbewerb erfolgreich zu bleiben, ist es essenziell, diese Stärke weiter auszubauen. Die Universität Stuttgart bietet hierfür eine Vielzahl an Wahlmöglichkeiten in technischen Studiengängen – von Maschinenbau, Informatik und Elektrotechnik bis hin zu Mathematik und Physik. Diese Vielfalt bildet eine exzellente Grundlage für die Ausbildung von Nachwuchstalenten.

Die enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie trägt dabei entscheidend zum Erfolg bei. Die neue Anlage stärkt Forschung, Lehre und innovative Ausbildungsansätze.

 Die wegweisende Pionierarbeit der MPA in den 1980er-Jahren legt bis heute die Grundlage für Spitzenleistungen in der additiven Fertigung. Während damals Lichtbogen-Technologien im Fokus standen, haben sich die Verfahren durch digitale Steuerung und Lasertechnologien zu hochpräzisen Prozessen entwickelt. Die TruPrint 3000 setzt neue Maßstäbe in der additiven Fertigung und erschließt insbesondere für sicherheitskritische Anwendungen im Leichtbau, in der Energietechnik und der Raumfahrt neue Perspektiven.

Durch die Übergabe des 3D-Druckers an die MPA profitiert nun die gesamte Universität Stuttgart von der hohen Qualität der Anlagentechnik. Diese ermöglicht es, sich vollumfänglich auf Kernthemen der Werkstoff-, Parameter- und Qualifizierungsentwicklung zu konzentrieren.

Mit einem eigens entwickelten Buildprozessor optimiert die MPA die Vorbereitung des 3D-Drucks und leistet einen entscheidenden Beitrag zur Weiterentwicklung der additiven Fertigung. Dieser Buildprozessor erleichtert die Herstellung von Leichtbauteilen, die speziell für die nachhaltigen Anforderungen der „grünen Raumfahrt“ entwickelt wurden.

In verschiedenen Forschungsprojekten, wie beispielsweise „Opti-Add“ oder „AdProSAM“, arbeitet die MPA an der Minimierung von Porenbildung, der Reduktion von Eigenspannungen und der Erhöhung der Prozesszuverlässigkeit – alles essenzielle Schritte, um die additive Fertigung zukunftsfähig zu gestalten. Außerdem untersucht die MPA innovative Lösungen für Hochleistungs-Wärmetauscher und Wärmerohre für die Energietechnik.

Die MPA stellt ihre Anlagen und Expertise für wissenschaftliche und studentische Arbeitsgruppen zur Verfügung und fördert damit aktiv die praxisorientierte Ausbildung der Studierenden. Die beiden Vereine HyEnD e.V. und KSat e.V. stehen mit ihren zukunftsweisenden Projekten exemplarisch für Innovationen in der Raumfahrt.

Der Verein HyEnD e.V., mit derzeit 175 Mitgliedern, entwickelt mit Unterstützung der MPA ein „grünes“ Raketentriebwerk, das sowohl festen Treibstoff als auch flüssigen Oxidator nutzt. Ein Beispiel hierfür ist der Fackelzünder, ein Mini-Triebwerk für Raketen (siehe Bild 7). HyEnD e.V. wurde von 2012 bis 2015 und von 2019 bis 2023 durch das DLR-STERN-Programm gefördert. In diesem Zeitraum haben sie die Raketen „HEROS“ und „N2ORTH“ entwickelt. 

„Mit HEROS ist es uns gelungen, den Höhenweltrekord für studentische Hybridraketen zu brechen“, erzählt Laurence Hoffelder, 23, Vorstand und Projektleiter des studentischen Vereins. „In 2023 konnten wir mit N2ORTH eine Höhe von 64,4 km erreichen. Wir haben es uns bei HyEnD als Ziel gesetzt, Raketen mit hohem technischem Anspruch zu bauen und zu fliegen. Dabei ist für uns ein ‚grünes‘ Antriebssystem wichtig. Davon spricht man in der Raumfahrt, wenn keine umwelt- und gesundheitsschädlichen Materialien und Treibstoffe verwendet und verbrannt werden“, erklärt Hoffelder weiter.

Die studentische Kleinsatellitengruppe KSat e.V. der Universität Stuttgart vereint rund 250 Studierende aus verschiedenen Fachrichtungen und betreibt seit über 10 Jahren praktische Raumfahrtforschung. Zu den aktuellen Projekten gehören PARSEC, ein gesteuertes Parafoil für Höhenforschungsballon-Experimente, und der 3U+ Nanosatellit SOURCE. 

Beide Projekte zeigen die hohe Kompetenz der Studierenden bei der Entwicklung innovativer Lösungen für die Raumfahrt.

Ein besonderes Highlight von KSat ist das Projekt FINIX, das sich mit der Erforschung von Ferrofluiden beschäftigt. Mithilfe präzise gefertigter Metall-3D-Druckteile wird FINIX auf einer Höhenforschungsrakete getestet (siehe Bilder 10 & 11). Diese 3D-Druckteile bieten entscheidende Vorteile: Sie sind extrem leicht, ermöglichen eine optimale Nutzung des begrenzten Platzes und minimieren Fehlerquellen durch eine vereinfachte Montage.

„Wir alle arbeiten gemeinsam daran, innovative Technologien und Experimente zu entwickeln. Auch als Studierende sind wir in der Lage, Experimente auf die Internationale Raumstation oder in große Höhen zu bringen – echte Raumfahrtarbeit von jungen Talenten“, betont das Team begeistert.

Solche Vorhaben zeigen eindrucksvoll, wie kreative Lösungen und interdisziplinäre Zusammenarbeit die Grenzen des Möglichen immer wieder verschieben können und welche bedeutende Rolle Forschungseinrichtungen wie die MPA dabei spielen.

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Über die Universität Stuttgart

Weitere Informationen finden Sie unter: www.uni-stuttgart.de

Über die Materialprüfungsanstalt (MPA) Universität Stuttgart

Die MPA ist eine zentrale Einrichtung der Universität Stuttgart und verbindet wissenschaftliche Exzellenz mit praktischer Anwendung. Als führende Institution in den Bereichen Werkstoffprüfung, Qualitätssicherung und Forschung hat die MPA seit ihrer Gründung maßgeblich zur Weiterentwicklung der Materialwissenschaften beigetragen und sich insbesondere im Bereich der additiven Fertigung einen Namen gemacht.

Mit ihrer hochmodernen Infrastruktur unterstützt die MPA sowohl industrielle Partner als auch wissenschaftliche Projekte der Universität. Zu den Forschungsschwerpunkten zählen Fügetechnik, Leichtbau, Energietechnik und Raumfahrt. Zudem engagiert sich die MPA stark in der Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses, indem sie praxisorientierte Lern- und Forschungsprojekte ermöglicht.

Weitere Informationen über die MPA finden Sie unter: www.mpa.uni-stuttgart.de

Über TRUMPF

Das Hochtechnologieunternehmen TRUMPF bietet Fertigungslösungen in den Bereichen Werkzeugmaschinen und Lasertechnik. Die digitale Vernetzung der produzierenden Industrie treibt das Unternehmen durch Beratung, Plattform- und Softwareangebote voran. TRUMPF ist einer der Technologie- und Marktführer bei Werkzeugmaschinen für die flexible Blechbearbeitung und bei industriellen Lasern.

2023/24 erwirtschaftete das Unternehmen mit 19.018 Mitarbeitern einen Umsatz von 5,2 Milliarden Euro. Mit rund 90 Gesellschaften ist die Gruppe in fast allen europäischen Ländern, in Nord- und Südamerika sowie in Asien vertreten. Produktionsstandorte befinden sich in Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Italien, Österreich und der Schweiz, in Polen, Tschechien, den USA, Mexiko und China.

Weitere Informationen über TRUMPF finden Sie unter: www.trumpf.com