Additive Manufacturing
Gemeinsam für eine starke Schweizer Industrie mit Additiver Fertigung.
Das vielfältige Potenzial der additiven Fertigung (3D-Druck), ermöglicht grosse Designfreiheit, kosteneffiziente und zeitoptimierte Fertigung für kleine und mittlere Stückzahlen sowie die Möglichkeit zur Individualisierung in allen Branchen der fertigenden Industrie.
Unsere Experten von der ZHAW Plattform Additive Manufacturing stehen Ihnen zur Seite, um Ihre neuen Produkt-, Fertigungs- und Prozessideen im Bereich der Additiven Fertigung erfolgreich von der Idee bis zum Produkt umzusetzen.
Ständig neue Fertigungstechnologien
Additive Fertigungsverfahren, engl. Additive Manufacturing (AM), erschliessen neue Geschäftsfelder, ermöglichen hoch komplexe Produkte, lösen bisher ungelöste Fertigungsprobleme und verändern Wertschöpfungsketten.
Diese Schlüsseltechnologie eröffnet bei Unternehmen und ihren Kunden neue Denkweisen, Lösungsansätze und Anwendungen.
Entwicklung und Beratung
Die School of Engineering der ZHAW, eine der grössten technischen Fachhochschulen der Schweiz, bietet der Industrie eine AM-Plattform, welche dabei unterstützt sich schneller und besser zu informieren und sich hierdurch leichter die Nutzen der der AM-Verfahren zugänglich zu machen.
Unsere umfassende Infrastruktur, jahrelange Erfahrung im Bereich Additiver Fertigungsmethoden verschiedenster Ausprägungen sowie ein interdisziplinärer Ansatz zur Nutzung der verschiedenen Kompetenzen in den Bereichen Werkstoffentwicklung, Produkt- und Produktionsentwicklung, Drucker- und Steuerungstechnologie, sowie fortschrittliche Modellierungsmethoden ermöglichen unseren Partnern die engagierte Umsetzung ihrer innovativen Projektideen und Entwicklungsvorhaben.
Kompetenzfelder und Tätigkeitsbereiche
Produkt- und Produktionsentwicklung
- Produkt- und Produktionsentwicklung unter Optimierung der gesamten Fertigungskette von der Idee, über die additivgerechte Konstruktion (DfAM), die Produktionstechniken und -hilfsmittel bis zum einsatzfertigen Produkt
- Verfahren: Powder Bed Fusion (PBF-LB, SLM) unter Einsatz von eingeführten Metallen, Keramiken und Kunststoffen, Material Extrusion (MEX,FDM) sowie Vat Photopolymerisation (VPP, SLA)
- Entwicklung von Anlagen und Komponenten für die effiziente Produktion von Prototypen und einsatzbereiten Produkten
- Aus- und Weiterbildung im Bereich Additiver Fertigung von additiv-gerechter Konstruktion über die diversen Fertigungsverfahren bis zur Nachbearbeitung
Kontakt
- Dr. Stefan Czerner (stefan.czerner@zhaw.ch) und Hanspeter Sautter (hanspeter.sautter@zhaw.ch)
- www.zhaw.ch/ipp
Materialien und Prozesse
- Materialentwicklung und Qualifizierung, abgestimmt auf individuelle Werkstoff- und Prozessanforderungen
- Additive Manufacturing-Konzepte für technische Keramiken, Metalle, Polymere und Faserverbunde
- Prozessentwicklung für neue Materialien, z.B. Hochleistungslegierungen, Gläser, nachhaltige Polymere
- Transfer zwischen Additiven Technologien und Serienfertigung im Spritzgussverfahren
- Werkstoff- und Bauteilprüfung
Kontakt
- Prof. Dr. Dirk Penner (dirk.penner@zhaw.ch) und Dr. Rene Radis (rene.radis@zhaw.ch)
- www.zhaw.ch/impe
Mechatronische Systeme
- Entwickeln von mehrachsiger Geräte- und Prozesstechnik um auch bei Material Extrusion (MEX/FDM) die grösstmögliche Gestaltungsfreiheit zu erreichen
- Entwicklung von neuen Slicing-Strategien für Material Extrusion (MEX/FDM) zur Reduktion von Stützmaterial
- Nonplanares Drucken und nonplanares Slicen für MEX/FDM ermöglicht eine Verbesserung der Oberflächenqualität
Kontakt
- Michael Wüthrich (michael.wuethrich@zhaw.ch)
- www.zhaw.ch/ims
Thermo-Mechanische Prozesssimulation
Institut für Mechanische Systeme (IMES)
- Thermo-mechanische Prozesssimulationsmethoden (TMPS) für PBF-LB/M (Hot Spots, Verzüge, Eigenspannungen, Verzugskompensation) zur Verbesserung der Formgenauigkeit und Verlässlichkeit des additiven Fertigungsprozesses
- Entwicklung von Kalibrationsmethoden für TMPS für genauere Vorhersagen Simulationsgestützte Optimierung für eine physikalische sinnvolle und robuste Anpassung der Stützstrukturen
- Entwicklung bionischer Leichtbauteile mittels Topologieoptimierung, um das volle Leichtbaupotenzial und die Möglichkeit der komplexen Formgebung durch die additive Fertigung auszuschöpfen
- Thermo-physikalische & -mechanische Materialcharakterisierung und –modellierung (Wärmeleitung, Dilatometrie) als Grundlage für Simulationen
- Entwicklung von Auslegungs- und Bewertungsmethoden additiv gefertigter Bauteile, um Fertigungsfehler in der Auslegung angemessen zu berücksichtigen
Kontakt
- Prof. Dr. Thomas Mayer (thomas.mayer@zhaw.ch)
- www.zhaw.ch/imes
Weiterbildung
Die ZHAW bietet seit über 10 Jahren Weiterbildungskurse und als erste Hochschule in der Schweiz ein Certificate of Advanced Studies (CAS) zum Thema Additive Fertigung (3D-Druck) an. Detailinformationen und Anmeldung:
Videos zur Additiven Fertigung
Veranstaltungen im Bereich der Additiven Fertigung

- AM Expo | 12. bis 13. September 2023, Fachmesse und Symposium, Messe Luzern
- Seit 2014 veranstaltet das ZHAW-Symposien und Konferenzen zum Thema 3D-Druck und Additive Fertigung.
- Impression 3D idea, 26.06.2014
- aF&E in der additiven Fertigung, 3.9.2019
- aF&E in der additiven Fertigung, 7.9.2021
- aF&E in der additiven Fertigung, 3.9.2024
Veröffentlichungen im Bereich der Additiven Fertigung
Beiträge in wissenschaftlichen Zeitschriften, peer-reviewed
- Wick-Joliat, René; Penner, Dirk, 2023. Flexible interconnected ceramic parts 3D printed by two-component material extrusion with water-soluble support structures. Journal of the European Ceramic Society. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.03.069
- Zumofen, Livia; Kopanska, Katarzyna S.; Bono, Epifania; Kirchheim, Andreas; De Haller, Emmanuel B.; Graf-Hausner, Ursula, 2022.Properties of additive-manufactured open porous titanium structures for patient-specific load-bearing implants. Frontiers in Mechanical Engineering. 7(830126). Verfügbar unter: https://doi.org/10.3389/fmech.2021.830126
- Wick-Joliat, René; Schroffenegger, Martina; Penner, Dirk, 2022.Multi-material ceramic material extrusion 3D printing with granulated injection molding feedstocks. Ceramics International.49(4), S. 6361-6367.Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.10.170
- Wick-Joliat, René; Tschamper, Maurice; Kontic, Roman; Penner, Dirk, 2021. Water-soluble sacrificial 3D printed molds for fast prototyping in ceramic injection molding. Additive Manufacturing. 48, Part B(102408). Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102408
- Wick-Joliat, René; Mauchle, Stéphane; Kontic, Roman; Ehrat, Sandro; Hocker, Thomas; Penner, Dirk, 2021. MoSi2/Al2O3/feldspar composites for injection‐molded ceramic heating elements. Advanced Engineering Materials. 23(9), S. 2100517. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1002/adem.202100517
- Dennig, Hans-Jörg; Zumofen, Livia; Stierli, Daniel; Kirchheim, Andreas; Winterberg, Simon, 2021.Increasing the safety against scuffing of additive manufactured gear wheels by internal cooling channels.Forschung im Ingenieurwesen. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/s10010-021-00515-5
- Kirchheim, Andreas; Katrodiya, Yogeshkumar; Zumofen, Livia; Ehrig, Frank; Wick, Curdin, 2021. Dynamic conformal cooling improves injection molding : hybrid molds manufactured by laser powder bed fusion. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 114(1-2), S. 107-116. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/s00170-021-06794-0
- Ferchow, Julian; Bühler, Marvin; Schüssel, Marcel; Zumofen, Livia; Klahn, Christoph; Kirchheim, Andreas; Hoffmann, Urs; Meboldt, Mirco, 2021. Design and validation of a sheet metal clamping system for additive manufacturing and post-processing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. Verfügbar unter: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-856492/v1
- Florian Baertsch; Amir Ameli; Thomas Mayer, 2021. Finite-Element Modeling and Optimization of 3D-Printed Auxetic Reentrant Structures with Stiffness Gradient under Low-Velocity Impact. Journal of Engineering Mechanics. 147(7). https://doi.org/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0001923 https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e03987
- Zumofen, Livia; Kirchheim, Andreas; Dennig, Hans-Jörg, 2020. Laser powder bed fusion of 30CrNiMo8 steel for quenching and tempering : examination of the processability and mechanical properties. Progress in Additive Manufacturing. 2020(5), S. 75-81. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/s40964-020-00121-x
- Thomas Mayer; Gabriel Brändle; Andreas Schönenberger; Robert Eberlein, 2020. Simulation and validation of residual deformations in additive manufacturing of metal parts. Heliyon. 6(5), e03987. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e03987
- Song Ko, Yee; Herrmann, Denis; Tolar, Oliver; Elspass, Wilfried J.; Brändli, Christof, 2019. Improving the filament weld-strength of Fused Filament Fabrication products through improved interdiffusion. Additive Manufacturing. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.100815
- von Petersdorff-Campen, Kai; Hauswirth, Yannick; Carpenter, Julia; Hagmann, Andreas; Boës, Stefan; Schmid Daners, Marianne; Penner, Dirk; Meboldt, Mirko, 2018. 3D printing of functional assemblies with integrated polymer-bonded magnets demonstrated with a prototype of a rotary blood pump. Applied Sciences. 8(1275).
- de Hazan, Yoram; Penner, Dirk, 2017. SiC and SiOC ceramic articles produced by stereolithography of acrylate modified polycarbosilane systems. Journal of the European Ceramic Society. 37(16), S. 5205-5212. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.03.021 Verfügbar unter: https://doi.org/10.3390/app8081275
- Cloots, Michael; Zumofen, Livia; Spierings, Adriaan Bernardus; Kirchheim, Andreas; Wegener, Konrad, 2017. Approaches to minimize overhang angles of SLM parts. Rapid Prototyping Journal. 23(2), S. 362-369. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1108/RPJ-05-2015-0061
- Wüthrich, Michael; Gubser, Maurus; Elspass, Wilfried Johannes; Jaeger, Christian, 2021. A novel slicing strategy to print overhangs without support material. Applied Sciences 11(18). Verfügbar unter: https://doi.org/10.3390/app11188760
Konferenzbeiträge, peer-reviewed
- Penner, Dirk 2023. Formgebung mit additiv hergestellten löslichen Formen und Stützmaterialien, KERAMIK+ Tagung zum 3D-Druck von Keramik, Rheinbach (D), 09./10. Mai 2023
- Wick, René; Penner, Dirk, 2022. Multimaterial ceramic FDM 3D printing. In: Shaping 8, Dübendorf, Switzerland, 14-16 September 2022.
- Wick-Joliat, René; Kontic, Roman; Penner, Dirk, 2022. Shaping using additively printed soluble molds and support material. In: Shaping 8, Dübendorf, Switzerland, 14-16 September 2022.
- Gorbar, Michal; Mauchle, Stéphane; Aebi, Patric; Bitterli, Beat; Penner, Dirk, 2022. Development of Yb2O3-based ceramics for indirect production of 177Lu used in targeted radionuclide therapies. In: Ceramics in Europe 2022, Kraków, Poland, 10-14 July 2022.
- Penner, Dirk, 2022. Production of complex shaped MoSi2 heating elements using additive manufacturing methods and injection molding. In: Ceramics in Europe, Krakow, Poland, 10-14 July 2022.
- Penner, Dirk, 2022. Additive manufacturing of porous ceramics for separation applications. In: 15th International Ceramic Congress (CIMTEC 2022), Perugia, Italy, 20-24 June 2022.
- Wick, René; Penner, Dirk, 2022. Fast prototyping in ceramic injection molding with 3D printed sacrificial molds [Paper]. In: 1st Materials Science Colloquium, Lech am Arlberg, 19-22 April 2022.
- Höller, Anton; Zumofen, Livia; Kirchheim, Andreas; Dinner, Hanspeter; Dennig, Hans-Jörg, 2020. Additive manufactured and topology optimized flexpin for planetary gears [Paper]. In: Meboldt, Mirko; Klahn, Christoph, Hrsg., Industrializing Additive Manufacturing : Proceedings of AMPA 2020. 2nd International Conference on Additive Manufacturing for Products and Applications (AMPA), Zurich, 1-3 September 2020. Cham: Springer.
S. 337-356. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/978-3-030-54334-1_24 - Dennig, Hans-Jörg; Zumofen, Livia; Kirchheim, Andreas, 2020. Feasibility investigation of gears manufactured by fused filament fabrication [Paper]. In: Meboldt, Mirko; Klahn, Christoph, Hrsg., Industrializing Additive Manufacturing : Proceedings of AMPA 2020. 2nd International Conference on Additive Manufacturing for Products and Applications (AMPA), Zurich, 1-3 September 2020. Cham: Springer. S. 304-320. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/978-3-030-54334-1_22
- Zumofen, Livia; Kirchheim, Andreas, 2019. Selective laser melting of a high-strength aluminium alloy [Poster]. In: AAMS2019, Gothenburg, Sweden, 18-20 September 2019. ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften. Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-18359
- Zumofen, Livia; Beck, Christian; Kirchheim, Andreas; Dennig, Hans-Jörg, 2017. Quality related effects of the preheating temperature on laser melted high carbon content steels [Paper]. In: Meboldt, Mirko; Klahn, Christoph, Hrsg., Industrializing Additive Manufacturing : Proceedings of Additive Manufacturing in Products and Applications — AMPA2017 Zurich. AMPA 2017, Zurich, 13-15 September 2017. Cham: Springer. S. 210-219. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/978-3-319-66866-6_21
- Kirchheim, Andreas; Zumofen, Livia; Dennig, Hans-Jörg, 2017. Why education and training in the field of additive manufacturing is a necessity : the right way to teach students and professionals [Paper]. In: Meboldt, Mirko; Klahn, Christoph, Hrsg., Industrializing Additive Manufacturing : Proceedings of Additive Manufacturing in Products and Applications - AMPA 2017 Zurich. AMPA 2017, Zurich, 13-15 September 2017. Cham: Springer. S. 329-336.Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/978-3-319-66866-6_31
- Wüthrich, Michael; Elspass, Wilfried Johannes; Bos, Philip; Holdener, Simon, 2020. Novel 4-axis 3D printing process to print overhangs without support material [Paper]. In: Meboldt, Mirko; Klahn, Christoph, Hrsg., Industrializing Additive Manufacturing : Proceedings of AMPA 2020. 2nd International Conference on Additive Manufacturing for Products and Applications (AMPA), Zurich, 1-3 September 2020. Cham: Springer. S. 130-145. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/978-3-030-54334-1_10
3D-Drucker der ZHAW - Additive Manufacturing Plattform
Forschungsprojekte
Modulares Sensorträgersystem für geologische Untersuchungen
Verbesserte Fingerprothesen für Kinder
Entwicklung eines Schutzgassystems
Keramische Lufterhitzer für extreme Prozesstemperaturen
Keramiktargets für die Radionuklidtherapie
Keramikspritzguss von Dentalimplantaten mit osseofunktioneller Oberfläche
Filter zur Herstellung von Aluminiumteilen im Niederdruckguss
Carbon Capture on algorithm based highly efficient three-dimensional ceramic surfaces
Reduced Residual Stresses through Support Structure Optimization in Laser Powder Bed Fusion (IMES)
Machine Learning Enhanced Process Simulation in Laser Powder Bed Fusion (IMES)
Optimierung additiv gefertigter metallischer Bauteile mit Prozesssimulation (IMES)