Nicht jede Anwendung von Binder Jetting zielt auf die Serienfertigung ab. Für Hochschulen, Forschungslabore und Materialentwickler steht meist eine andere Frage im Vordergrund: Wie lässt sich der Druckprozess selbst systematisch verstehen und gezielt weiterentwickeln? Genau dafür hat Desktop Metal mit InnoventX ein offenes Binder-Jetting-System geschaffen, das sich gezielt an Forschung und Lehre richtet.

Ein Binder-Jetting-System, das für Offenheit entwickelt wurde

Anders als produktionsorientierte Systeme wie das Shop System oder die X-Series ist Desktop Metal InnoventX konsequent auf Flexibilität statt auf Durchsatz ausgelegt. Die Plattform bietet offenen Zugriff auf Prozessparameter und verarbeitet ein breites Spektrum an Materialien, von klassischen Metallpulvern bis zu ungewöhnlichen Legierungen wie Kupfer und technischen Keramiken wie Siliziumkarbid. Ein kompakter Formfaktor und ein kleines Bauvolumen <1L sorgen dafür, dass Forschungseinrichtungen Prozesse testen können, ohne große Mengen teurer Pulver vorhalten zu müssen. Materialwechsel lassen sich vereinfacht durchführen, was gerade beim Vergleich mehrerer Werkstoffe im Labor viel Zeit spart.

Praxisbeispiel: Mikrostrukturforschung an der San Diego State University

Wie diese Offenheit in der Praxis genutzt wird, zeigt das Powder Technology Laboratory (PTL) der San Diego State University. Unter der Leitung von Dr. Eugene Olevsky und Dr. Elisa Torresani untersucht das Labor, wie sich anisotrope Mikrostrukturen beim Binder Jetting während des Sinterprozesses ausbilden und verändern – konkret Porenverteilung, Partikelorientierung und Packungsdichte in verschiedenen Prozessstadien, analysiert per Computertomographie.

Für diese Art von Grundlagenforschung war die Fähigkeit von InnoventX, auch sehr kleine Probekörper zuverlässig zu drucken, ausschlaggebend. Der Doktorand Runjian Jiang, der im gemeinsamen Promotionsprogramm von UC San Diego und SDSU forscht, bringt den entscheidenden Vorteil auf den Punkt:

„Mit InnoventX kann ich eine Probe von weniger als einem Millimeter drucken, und das ist für meine Arbeit sehr wichtig.“ – Runjian Jiang, PhD-Student, San Diego State University

Solche sub-millimetergroßen Probekörper sind für die anschließende Röntgen-CT-Analyse essenziell, da nur so die innere Struktur mit ausreichender Auflösung sichtbar wird. Zusätzlich lobt Jiang die einfache Bedienbarkeit des Systems im Forschungsalltag:

„Es ist einfach, die Prozessparameter mit den Endergebnissen zu korrelieren. Sobald ein Bauprozess gestartet ist, läuft alles automatisch – das ist es, was ich an dem System liebe.“

Aktuell arbeitet das PTL-Team mit etablierten Edelstahlpulvern in einfachen Geometrien, um die grundlegenden Prozesszusammenhänge zu erfassen. Für die Zukunft ist eine Erweiterung auf funktionale und strukturelle Werkstoffe, Verbundmaterialien und technische Keramiken geplant – ein Hinweis darauf, wie breit das Anwendungsspektrum von Binder Jetting jenseits klassischer Metallbauteile bereits gedacht wird. Das System der SDSU wurde 2024 installiert und ist mit einem Ultraschall-Beschichter (Recoater) ausgestattet, der eine besonders gleichmäßige Pulververteilung ermöglicht.

Vom Labor in die Serienproduktion: der Wissenstransfer

Was auf den ersten Blick nach reiner Grundlagenforschung aussieht, hat direkte Auswirkungen auf die industrielle Anwendung von Binder Jetting. Die am PTL untersuchten Zusammenhänge zwischen Pulverpackung, Sinterschwindung und resultierender Mikrostruktur bestimmen letztlich, wie präzise sich Serienbauteile auf produktionsorientierten Binder-Jetting-Systemen wie dem Shop System oder der X-Series fertigen lassen. Je besser verstanden ist, wie sich Porenverteilung und Partikelorientierung während des Sinterns entwickeln, desto zuverlässiger lassen sich Maßtoleranzen und mechanische Eigenschaften in der Serienfertigung vorhersagen – ein Aspekt, der insbesondere für sicherheitsrelevante Bauteile in der Luft- und Raumfahrt oder der Medizintechnik entscheidend ist.

Auch auf Materialebene öffnet InnoventX neue Möglichkeiten: Weil das System nicht auf ein enges, freigegebenes Materialportfolio beschränkt ist, können Forschungsteams gezielt untersuchen, wie sich unkonventionelle Werkstoffe wie Kupferlegierungen oder Siliziumkarbid im Binder-Jetting-Prozess verhalten – Materialien, die in produktionsreifen Systemen oft erst nach Jahren der Qualifizierung verfügbar sind. Diese Vorlaufforschung verkürzt damit indirekt die Zeit, bis neue Werkstoffe industriell nutzbar werden.

Warum offene Forschungsplattformen die ganze Branche voranbringen

Erkenntnisse aus Projekten wie dem der SDSU fließen langfristig in robustere Prozessparameter, bessere Materialdatenblätter und zuverlässigere Serienprozesse zurück, auch für produktionsorientierte Binder-Jetting-Systeme wie das Shop System oder die X-Series. Forschungseinrichtungen wie Red Deer Polytechnic in Kanada nutzen InnoventX zudem gezielt für die Ausbildung des Ingenieurnachwuchses und die Zusammenarbeit mit lokalen Unternehmen. Ein Beleg dafür, dass die Plattform nicht nur in der reinen Grundlagenforschung, sondern auch in der praxisnahen Lehre ihren Platz findet.

Für wen sich eine Forschungsplattform wie InnoventX lohnt

Nicht jede Einrichtung benötigt ein produktionsorientiertes System. Für Materialwissenschaftler, die neue Legierungen oder Keramiken grundlegend charakterisieren wollen, für Hochschulen, die additive Fertigung praxisnah in die Lehre integrieren möchten, und für Unternehmen mit eigener Vorentwicklung, die Prozessfenster für neue Werkstoffe ausloten wollen, ist ein offenes Binder-Jetting-System oft die passendere Wahl als eine produktionsreife, aber in Material und Parametern eingeschränkte Anlage. Der kompakte Formfaktor erlaubt zudem den Einsatz in Laboren mit begrenzter Fläche, während das kleine Bauvolumen die Materialkosten für explorative Versuchsreihen gering hält.

Fazit

Mit Desktop Metal InnoventX steht Forschungseinrichtungen ein offenes Binder-Jetting-System zur Verfügung, das gezielt für Experimente, Materialentwicklung und Lehre konzipiert ist – kompakt, materialoffen und mit vollem Zugriff auf die Prozessparameter. Fälle wie das der San Diego State University zeigen, wie wertvoll dieser offene Zugang für die Grundlagenforschung im Binder Jetting ist.

Sie planen den Einsatz von Binder Jetting in Forschung oder Lehre? AM Pioneers berät Sie zu InnoventX und zur passenden Systemauswahl für Ihre Forschungsziele.

Frederik Nussbaumer
Head of Sales
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