Wer Studierende selbstständig an industriellen Anlagen arbeiten lassen will, braucht vor allem eines: ein sicheres System mit geringen Einstiegshürden. Cambrian R&D, die angewandte Forschungs- und Entwicklungsabteilung des Cambrian College im kanadischen Sudbury, Ontario, zeigt am Beispiel eines Desktop Metal Studio Systems, wie sich Metall-3D-Druck auch mit wenig erfahrenen Bedienern verantwortungsvoll in den Lehrbetrieb integrieren lässt.

Cambrian R&D: Angewandte Forschung für die Wirtschaft Nordontarios

Cambrian R&D wurde 2009 gegründet und versteht sich als Ingenieurbüro, das neue Technologien für die regionale Wirtschaft zugänglich macht – mit Zugang zu mehr als 80 Studiengängen und den Fertigungseinrichtungen des Cambrian College. Neben Schweißtechnik, einer Wasserstrahlschneidanlage und einem Laserschneider verfügt die Abteilung über einen Prototyping-Raum mit verschiedenen Kunststoff-3D-Druck Technologien, vom Harzdrucker bis zur Großformatanlage mit einem Kubikmeter Bauraum. 2024 kam mit dem Desktop Metal Studio System die erste Anlage für additive Metallfertigung hinzu.

Die Lücke: Stärker als Kunststoff, schweißbar und sicher für Studierende

Ausschlaggebend für die Investition war eine konkrete Fertigungslücke, die vor allem im Kontakt mit dem regionalen Bergbausektor sichtbar wurde. Patrick Galipeau-Belair, P.Eng., Mechanical Engineer Research Lead bei Cambrian College, beschreibt die Anforderung: “We needed something stronger than the output from our plastic printers and also be weldable because many custom components are part of larger assemblies.” Entscheidend für die Wahl des Studio Systems war daneben die Sicherheit im Lehrbetrieb: “We have students operating the machine with limited experience. They’re still learning and they’re out of the classroom, so safety was a big factor for us and we like the low PPE requirements of the Studio System.”

Das Desktop Metal Studio System arbeitet nach dem Bound Metal Deposition Verfahren (BMD): Anders als pulverbettbasierte Systeme extrudiert es vorgebundene Metallstäbe schichtweise, ganz ohne freies Pulver und ohne Laser. Dadurch ließ sich die Anlage ohne größere bauliche Anpassungen in den bestehenden Prototyping-Raum integrieren – die Druckereinheit steht auf einem Schreibtisch, lediglich für den Sinterofen musste ein einfacher Abluftanschluss an einer Außenwand nachgerüstet werden.

Vom Polymer-Prototyp zur Radnabe: Ein Praxisprojekt mit hohen Lastanforderungen

Zentrales Projekt war die Entwicklung von Radnaben für den Antriebsstrang eines geländegängigen Rovers. Das Team musste Motor-Rad-Schnittstellen entwerfen, die hohen Drehmomenten sowie wiederholten Stoßbelastungen, abrasivem Gelände und Feuchtigkeit standhalten. Zunächst dienten Kunststoff-Prototypen zur Prüfung von Passform, Schraubenmuster und Toleranzen, bevor das Team auf 17-4PH-V2-Edelstahl wechselte, gewählt wegen hoher Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und stabiler mechanischer Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich. Die Geometrie wurde gezielt angepasst: verstärkte Wandstärken an belasteten Stellen, Verrundungen an Spannungsspitzen sowie überarbeitete Innengeometrien für sauberes Sintern und einfache Entfernung des Stützmaterials. Das Ergebnis: Statt mehrerer Wochen für klassische CNC-Fertigung stand die fertige, funktionsfähige Komponente nach nur vier Arbeitstagen vom finalen CAD-Modell bereit – bei deutlich reduzierter oder ganz entfallener Nachbearbeitung.

Sara Hicks, Mechanical Designer bei Cambrian R&D, betont die niedrige Einstiegshürde für die Studierenden: “The user interface is very easy – we drop in our model and from there, it’s very intuitive, especially for our students who might not have 3D printing experience.” Galipeau-Belair ergänzt, wie stark die Studierenden in den Prozess eingebunden sind: “The students do the hands-on work – they design the parts and they print them. They learn the whole process under our supervision, but it’s them who do all the work.” Für die Studierenden hat das auch einen handfesten Karrierenutzen: “The students who work at Cambrian R&D are pretty much guaranteed a job when they come and work on customer projects.”

Vom Lehrprojekt zum Kundenauftrag: Auch Industriepartner profitieren

Dass sich additive Metallfertigung nahtlos in bestehende Prozesse einfügt, zeigte sich, als das Team gedruckte Edelstahlteile mit anderen Bauteilen verschweißte: “We welded the 3D printed steel to other parts and didn’t have any issues with the final material, everything was great.” Manche Industriepartner bemerken laut Hicks den Technologiewechsel kaum: “Some customers are a bit skeptical and find it hard to believe that, at the end of the day, it’s just stainless steel.” Neben technischen Projekten für die Industrie nutzte Cambrian R&D das System auch für dreißig Golf-Putterköpfe als Dankeschön-Geschenke für Spender des College – samt eingedrucktem Branding, ganz ohne Nachgravur.

Einordnung: Bound Metal Deposition und Binder Jetting als komplementäre Wege in die Lehre

Das Studio System von Cambrian R&D zeigt, wie sich der Metall-3D-Druck über das pulver- und laserfreie BMD-Verfahren besonders niedrigschwellig in den Lehrbetrieb integrieren lässt. Für Hochschulen, die zusätzlich die Prozessgrundlagen des Binder Jettings selbst erforschen wollen, bietet Desktop Metal mit Systemen wie InnoventX ein ergänzendes, auf Forschung ausgelegtes Portfolio: Während das Desktop Metal InnoventX-System gezielt für die Untersuchung von Pulverausbreitung, Bindersättigung und Mikrostruktur konzipiert ist, punktet ein pulverbettbasiertes Binder Jetting System wie das Shop System eher bei der direkten Serienfertigung von Bauteilen – beide Wege haben in der akademischen additiven Fertigung ihren Platz, je nachdem ob der Fokus auf Prozessforschung oder auf sicherer, breit zugänglicher Bauteilfertigung liegt.

Was das für andere Bildungseinrichtungen bedeutet

Der Fall Cambrian R&D zeigt, dass additive Metallfertigung in der Lehre nicht zwangsläufig komplexe Sicherheitsinfrastruktur erfordert. Wer Studierenden einen praxisnahen, aber sicheren Einstieg in die Metallfertigung ermöglichen und gleichzeitig reale Industrieprojekte bedienen möchte, findet im pulver- und laserfreien Bound-Metal-Deposition-Verfahren einen bewährten Weg – mit messbarem Nutzen für Studierende, Hochschule und Industriepartner gleichermaßen.

Fazit

Cambrian College beweist, dass sich Ausbildung, angewandte Forschung und reale Kundenprojekte an einem einzigen additiven Fertigungssystem verbinden lassen – und dass Sicherheit und Zugänglichkeit für Studierende kein Widerspruch zu belastbaren, einsatzfähigen Metallbauteilen sein müssen.

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Quelle

Desktop Metal, Case Study “Metal 3D Printing with Student Operators at Cambrian College” – https://www.desktopmetal.com/resources/cambrian-college-studio-system-metal-3d-printing-with-student-operators sowie die verlinkte PDF-Fallstudie (20250507_DM_Cambrian_CaseStudy_web.pdf).