Druckwelle – ingenieur.de Podcast zur Additiven Fertigung

Ohne dritte Dimension ist alles flach. Additive Fertigung ist der Trend in der Produktion und Industrie. Bei Druckwelle holen wir führende Köpfe der Additiven Fertigung vors Mikrofon, die Ihnen 3D-Druck plastisch erklären. Die Experten erläutern neue Drucktechnologien und Materialien. Sie bewerten Entwicklungen und geben Praxis-Tipps.

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Folge 27 (09.09.2021): 3-D-Drucken im Submikrometerbereich

Die Wiener UpNano GmbH baut Strukturen auf, deren Details lediglich 200 nm breit und 500 nm hoch sind. (Zur Einordnung: Ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters.) Das Anwendungsspektrum der Technologie ist riesig. Möglich werden beispielsweise Mini-Mechaniken für Produkte aus dem Bereich Consumer Electronic und Medizintechnik. Selbst die Herstellung winziger, hochpräziser Optiken ist kein Problem mehr. Wie das im Detail funktioniert, erklärt in dieser Folge die Mitgründerin des Unternehmens, Denise Hirner.

Folge 26 (26.08.2021): Metallteile in Rekordgeschwindigkeit drucken

In der Industrie werden Metallteile derzeit meist mittels pulverbettbasiertem Laserstrahl-Schmelzen (LPBF) gedruckt. Gute Maschinen mit vier Strahlquellen bringen rund 100 cm3 Material pro Stunde in Form. Die Berliner Firma Gefertec verzehnfacht diese Aufbaurate mit ihrem „3DMP“-Verfahren. Dazu wird ein kontinuierlich zugeführter Draht im Lichtbogen aufgeschmolzen; die Schmelze wird parallel über eine ausgeklügelte Kinematik auf dem Substrat abgelegt. Es entsteht eine endkonturnahe Form, die abschließend in einer Werkzeugmaschine nachbearbeitet werden muss. Technologische Details und mögliche Einsatzgebiete dieser außergewöhnlichen Form der additiven Fertigung erläutert Sascha Ungewiss, Leiter Business Development bei Gefertec.

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Folge 25 (12.08.2021): Motorsport: Rasend schnell dank 3-D-Druck

Die Formula Student Germany 2021 steht in den Startlöchern. Ab dem 16. August sausen Studententeams aus verschiedenen Ländern mit ihren selbstkonstruierten Rennwagen über den Hockenheimring. Mit dabei ist das Team MunichMotorsport von der Hochschule München. Team-Chefin Martina Langen sowie Fahrer und 3-D-Druck-Experte Maximilian Schau erläutern in dieser Folge, welche Teile sie additiv aufgebaut haben – und warum. Das Ergebnis ist beeindruckend: Ihr E-Rennwagen wiegt nur 178 kg und beschleunigt in weniger als 2 s von 0 auf 100 km/h. Das Aerodynamik-Paket erzeugt einen Anpressdruck, der das Fahren an der Decke erlauben würde.

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Folge 24 (30.07.2021): Gewusst wie! 

Wer additiv Metallteile aufbauen will, braucht mehr als „nur“ einen 3-D-Drucker. Zusätzlich nötig ist erweitertes Know-how in Sachen Design, Konstruktion, Arbeitssicherheit, Datenaufbereitung, Post-Processing und Qualitätssicherung.

Vermittelt wird dieses Wissen u.a. vom Institut für werkzeuglose Fertigung (IwF). Die Aachener bieten aber nicht nur Einsteigerseminare mit einschlägigem Praxisteil im Labor. Sie kümmern sich auch um kundenindividuelle Probleme, gegebenenfalls auch vor Ort. Details der Angebote erläutert Geschäftsführerin Dr. Julia Kessler.

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Folge 23 (15.07.2021): Smarte Medizintechnik³

Die künstliche Hüfte passt perfekt, das neue Knie knickt ohne Knirschen und Knacken: Mittels 3-D-Druck lassen sich Prothesen leicht personalisieren. Forschern aus Breslau, Chemnitz und Dresden reicht das aber nicht. Sie integrieren Sensoren, die etwa bei Entzündungsreaktionen per Funk Alarm schlagen. Außerdem integrieren sie Fasern in individualisierte Schädelimplantate. Dadurch wird der Knochenersatz hochfest, ohne hochgewichtig zu sein. Im April hat sich die Forschergruppe formiert zum Zentrum „Additive Technologien für Medizin und Gesundheit (ATeM)“.

Was an diesem Zentrum aktuell passiert ­ ­– und in der Pipeline ist –, erklären Christoph Leyens, Leiter des Fraunhofer Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) sowie Lothar Kroll, Wissenschaftlicher Direktor für Leichtbau- und Textiltechnologien am Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU).

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Folge 22 (01.07.2021): Betonfertigteile ohne Schalung

Egal ob Wohnhäuser, Büroimmobilien, Industriehallen oder Straßen und Brücken – in so ziemlich jedem Bausektor werden Betonfertigteile eingesetzt. Der Markt ist gigantisch. Alleine in Deutschland gibt es etwa 700 Hersteller. Bei komplexen Teilen setzen sie auf Schalungsmodule, die zusammengepuzzelt werden müssen. Oder sie sägen Bretter auf Maß und fügen sie passgenau. Beides ist zeitaufwendig – und entsprechend teuer. Abhilfe schaffen will das Jungunternehmen Aeditive. Die Norderstedter haben den Spritzbeton-Drucker „Concrete Aeditor“ entwickelt. Er basiert im wesentlichen auf zwei Industrierobotern, einer eigens entwickelten Spritzdüse und smarter Software. Details und Einsatzgebiete erklärt Mitgründer und Geschäftsführer Alexander Türk.

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Folge 21 (17.06.2021): Bypässe aus dem Drucker 

Pro Jahr werden in Deutschland rund 75.000 Patienten in den Operationssaal geschoben, um einen Bypass zu empfangen. Damit werden Engstellen oder Defekte im kardiovaskulären System umgangen. Oft besteht dieses aderförmige Gebilde aus einem Polymergewebe. Problematisch daran: Der Kunstfaser-Schlauch setzt sich schnell wieder zu.

Deshalb wollen Forschende aus Kiel nun naturnahe Gefäße auf Basis lebender Zellen im 3-D-Drucker herstellen. Kopf des Teams ist Rouven Berndt, Oberarzt für Herzgefäßchirurgie an der Universitätsklinik Schleswig-Holstein. Er erklärt in dieser Folge, wie der Fertigungsprozess funktioniert und wann die Technik in den klinischen Alltag Einzug halten könnte.

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Folge 20 (02.06.2021): Ohne Flachs: Lachs ohne Lachs! 

Gut für die Gesundheit, gut für das Gewissen und gut für den Planeten: Das Wiener Start-up Revo Foods hat eine Technologie entwickelt, mit der Geschmack, Textur und Aussehen von Seafood-Produkten genau nachgebildet werden können. Im 3-D-Druckprozess werden Pasten aus Erbsenproteinen, Algenextrakten, Pflanzenfasern und Ballaststoffen geschickt in Form gebracht. Geschäftsführer Robin Simsa erklärt Details.

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Folge 19 (19.05.2021) 3-D-Druck mittels Elektrophotographie

Man kennt es aus dem Büro-Laserdrucker: Eine elektrostatisch aufgeladene Walze zieht überall dort Toner an, wo sie via Laser entladen wurde. Anschließend legt sie das Pulver auf dem Papier ab. Ein Team um Prof. Dr. Danka Katrakova-Krüger von der TH Köln hat diese Idee nun zum 3-D-Druck-Verfahren weiterentwickelt. Die Forschenden bringen einfach sehr, sehr viele Schichten auf das Papier! Irgendwann entstehen auf diese Weise 3-D-Bauteile. Jedenfalls dann, wenn man den richtigen Toner nimmt. Das funktioniert auch im Weltall, sogar im Multimaterial-Mix.

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Folge 18 (06.05.2021): Neuer Weg hin zum gedruckten Organ

Das Ziel ist sportlich: Innerhalb von nur einer Sekunde sollen rund 1 Mio. Zellen auf Vitalität geprüft und dann zielgenau auf einem Substrat abgelegt werden. So entstünde pro Sekunde etwa 1 mm3 biologisch aktives Material. Vorgenommen haben sich das vier WissenschaftlerInnen aus Bayern.

Der Physiker im Team ist Heinz P. Huber, Leiter des Laserzentrums der Hochschule München. Er erläutert das Funktionsprinzip: „Wir schießen mit einem Ultrakurzpulslaser von unten auf eine Glasfläche. Auf dieser befinden sich die Zellen, eingebettet in ein Hydrogel.“

Der stark fokussierte Laser erzeuge mit seiner Pulsenergie von 5 µJ und einer Pulsdauer von 500 fs eine winzige Plasmaexplosion unmittelbar unterhalb einer Zelle. Dadurch entstehe eine Druckwelle, die ihrerseits einen Jet ausbilde. „An dessen Spitze fliegt die Zelle“, so Huber, „aber nur kurz.“ Sie lande zielgenau auf einem Trägergerüst oder in einem Nährmedium.

Wie es weitergeht, erklärt der Professor in dieser Podcast-Folge.

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Folge 17 (22.04.2021): Gel Casting: Komplexe Metallteile einfach herstellen

Forscher des Fraunhofer IFAM in Dresden haben ein Produktionsverfahren entwickelt, mit dem sich komplexe Metallteile vergleichsweise leicht herstellen lassen – auch im Weltall. Basis sind 3-D-gedruckte Formen aus Kunststoff. Dort hinein werden erwärmte Metallsuspensionen gegossen. Sobald die Masse ausgehärtet ist, kann entformt und gesintert werden. Das funktioniert auch in Schwerelosigkeit. Interessant ist das einfache Verfahren nicht nur für große Auto-, Luft- und Raumfahrt-Konzerne, sondern auch für kleine Betriebe. Details verrät Mitentwickler Thomas Studnitzky.

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Folge 16 (08.04.2021): Sandkastenspiele für Metallgießer

Die verschiedenen Verfahren, mit denen Metallteile additiv gefertigt werden können, werden immer besser, günstiger und produktiver. Dementsprechend gibt es schon Stimmen, die traditionelle Herstellungsmethoden ­– etwa das Metallgießen – auf der roten Liste der aussterbenden Arten sehen. Ob sie recht haben?

Oder könnte der 3-D-Druck nicht vielleicht sogar die Zukunft des Formgusses sein? Die Voxeljet AG ist davon überzeugt. Warum? Weil die Bayern die Formen drucken!
Wie das funktioniert und für wen das interessant ist, erklärt in dieser Folge Tobias King. Er ist u.a. für die Einführung neuer Produkte und Anwendungen zuständig. Der 37-Jährige erläutert außerdem, wie mit den Maschinen des Unternehmens ausschmelzbare Feingussformen hergestellt werden können.

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Folge 15 (25.03.2021): Gedruckt kombiniert!

Ein Forscherteam an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg hat es geschafft, Flüssigkeiten in 3-D-gedruckte Objekte zu integrieren. Sie können jetzt beispielsweise Tabletten inklusive Wirkstoffe drucken. Oder sie fertigen Bauteile, die während ihrer Nutzungsphase eine etwaige Materialermüdung durch austretende Flüssigkeit anzeigen. Auch selbstheilende Kunststoffe werden mithilfe kleiner, integrierter Depots möglich. Akkus werden dadurch sicherer und langlebiger. Details erklären Wolfgang Binder, Inhaber des Lehrstuhls für Makromolekulare Chemie und Doktorand Harald Rupp.

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Folge 14 (11.03.2021): Maschinen drucken Maschinen

Auf Knopfdruck sollen 3-D-Drucker demnächst funktionierende, gebrauchsfertige Elektromotoren oder andere mechatronische Komponenten ausdrucken. Wesentliche Voraussetzung dafür ist, dass innerhalb eines Baujobs verschiedenen Materialien verarbeitet und etwaige Leitungen oder gar Sensoren integriert werden können. Genau daran arbeiten Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV im Projekt Multimaterial-Zentrum Augsburg. Sie nutzen dabei verschiedene Druckverfahren, etwa das selektive Laserschmelzen oder das Kaltgasspritzen. Einblicke in die Forschungen gewährt Dr. Georg Schlick, Leiter der Abteilung Komponenten und Prozesse, Fraunhofer IGCV.“

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Folge 13 (25.02.2021): Laser statt Maurer – Bauen auf dem Mond

Wer den Erdtrabanten als Basis für Reisen zu anderen Planeten nutzen möchte, muss dort eine Infrastruktur aufbauen. Stellt sich die Frage: Woher kommt das benötigte Material? Wirtschaftlich wäre es, wenn man die Ressourcen vor Ort nutzen könnte. Die sind allerdings knapp bemessen: Viel mehr als Mondstein und -staub ist bisher nicht gefunden worden. Deshalb haben sich Forscher vom Laserzentrum Hannover (LZH) vorgenommen, den Staub („Regolith“) per Laser in beständige Formen zu bringen. Darüber berichtet der Wissenschaftliche Mitarbeiter Niklas Gerdes in dieser Folge der „Druckwelle“.

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Folge 12 (11.02.2021): Produktion wie im Science-Fiction-Film

Was sich im „Xube“ der Xolo GmbH abspielt, könnte die Zukunft des 3-D-Drucks mit Kunststoffen sein. Betrachter fühlen sich erinnert an den „Replikator“ des Raumschiffes Enterprise: Alle erdenklichen Bauteile materialisieren sich in Windeseile wie aus dem Nichts – ein Knopfdruck genügt.

Wie das funktioniert, verrät Stefan Hecht in dieser Folge der „Druckwelle“. Er ist Mitgründer des Berliner Unternehmens und zugleich wissenschaftlicher Direktor am Leibnitz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen.

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Folge 11 (28.01.2021): Fest dank Faser

Der US-Druckerhersteller Markforged ist ein Pionier bei der Nutzung von Endlosfasern im 3-D-Druck. Entstehende Bauteile sind fest wie Aluminium. Sie sind aber noch leichter und vergleichsweise kostengünstig.

Wie die Drucker funktionieren und für wen sie interessant sind, erläutert Joachim Kasemann. Er ist Geschäftsführer der Mark3D GmbH, dem weltweit größten, selbständigen Markforged Partner.

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Folge 10 (14.01.2021): Der leistungsstärkste Metalldrucker der Welt

Die Lübecker SLM Solutions AG hat ihre neueste Maschine („NXG XII 600“) mit einem Dutzend Strahlquellen à 1.000 W ausgestattet. Große Bauteile lassen sich damit in kurzer Zeit herstellen. Doch der Weg dahin war steinig. Produktmanager Jonas Mersch und Marketing-Chef Sebastian Kässner erläutern, welche technischen Hürden es gab – und wie sie überwunden wurden.

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Folge 9 (31.12.2020): Post-Processing wie von Geisterhand

Kaum ein Bauteil, was gerade aus dem 3-D-Drucker kommt, ist sofort einsatzfähig. Je nach Druckverfahren müssen zunächst Stützstrukturen abgesägt, Pulverreste entfernt und Oberflächen bearbeitet werden. Noch erfolgt das meist manuell. Zu den Firmen, die diese Situation verbessern wollen, zählt die Rösler Group. Unter der Marke „AM Solutions“ bieten die Unterfranken verschiedene Automationslösungen an. Details erklären der Leiter der Abteilung, Manuel Laux, sowie Vertriebsingenieur Valentin Schulz.

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Folge 8 (17.12.2020): Digital Light Processing mit der leistungsstärksten Light-Engine der Welt

Beim Digital Light Processing (DLP) entstehen hochpräzise Kunststoffteile in Rekordzeit. Entscheidend ist dabei die Lichtleistung in der Ebene sowie der Kontrast. Das österreichische Unternehmen In-Vision hat jetzt die stärkste Light-Engine der Welt vorgestellt.

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Folge 7 (03.12.2020): Keramik aus dem Drucker – jetzt auch kombiniert mit Metall

Die Lithoz GmbH zählt zu den Weltmarktführern beim Drucken von Keramiken.
Die Maschinen der Österreicher stellen beispielsweise Gusskerne oder individuelle Knochenimplantate her. Es entstehen besagte filigrane Formen, die bis vor kurzem noch unmöglich waren. Wie das funktioniert, erläutert Mitgründer und Geschäftsführer Johannes Homa.

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Folge 6 (19.11.2020): Igus: Gedruckte Intelligenz aus Kunststoff 

Es gibt Kunststoffe, die sind selbstschmierend und verschleißarm. Ihr Name: Tribo-Polymere. Sie sind ideal, um beispielsweise Gleitlager daraus herzustellen. Zu den führenden Anbietern zählt die Igus GmbH. Die Kölner bieten das Material auch für den 3-D-Druck an, sowohl in Pulver- als auch in Filamentform. Tom Krause, im Unternehmen für die Additive Fertigung verantwortlich, erklärt Verarbeitungs- und Einsatzmöglichkeiten.

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Folge 5 (5.11.2020): Das Haus aus dem 3D-Drucker

Im nordrhein-westfälischen Beckum entsteht gerade Deutschlands erstes Wohngebäude aus dem 3-D-Drucker. Redakteur Stefan Asche war auf der Baustelle und hat sich Details des Projekts von Dr. Fabian Meyer-Broetz erläutern lassen.

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Folge 4 (22.10.2020): Kaltgasspritzen: eine ohrenbetäubende Auftragsarbeit 

Die „Impact Gun“ der Impact Innovations GmbH sieht aus wie eine Science-Fiction-Strahlenkanone. Sie beschleunigt Metallpulver unter ohrenbetäubendem Lärm auf bis zu 1200 m/s. Beim Auftreffen verformen sich die Partikel und das Substrat. Übrig bleibt eine fest haftende, dichte und oxid-arme Schicht. Auf diese Weise lassen sich nicht nur Bratpfannen veredeln – sondern auch Raketentriebwerke additiv aufbauen. Details zum Verfahren erläutern Peter Richter und Leonhard Holzgaßner. Die beiden sind Co-Geschäftsführer des oberbayerischen Unternehmens. Zu ihren Kunden zählen u.a. GE, Siemens und Rolls Royce.

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Folge 3 (08.10.2020): EHLA: Mit extremer Hochgeschwindigkeit zum Bauteil

Das junge EHLA-Verfahren („Extremes Hochgeschwindigkeits-Laser-Auftragsschweißen“) kann heute bereits genutzt werden, um hochbelastete Bauteile zu beschichten. Ein Beispiel sind Bremsscheiben. Sie werden deutlich haltbarer und erzeugen viel weniger Feinstaub. Alle großen Autohersteller haben schon Interesse signalisiert.

Jetzt geht „3D-EHLA“ an den Start. Damit sollen auch Volumenkörper hergestellt und neue Materialien entwickelt werden können. Wie genau das funktioniert, erklärt einer der Mitentwickler, Johannes H. Schleifenbaum. Der 42-Jährige ist Inhaber des Lehrstuhls für Digitale Produktion an der RWTH Aachen und Leiter des Geschäftsfeldes „Additive Manufacturing and Functional Layers“ am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT.

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Folge 2 (24.09.2020): Die Kunst der Metallpulver-Produktion

Pulver ist nicht gleich Pulver! Wer High-End-Bauteile im Drucker herstellen will, muss etliche Parameter im Auge behalten. Beispiele sind die Sphärizität der Partikel und die Korngrößenverteilung. Wie aber gewinnt man das „richtige“ Pulver? Die Antwort weiß Gregor Graf, Leiter Engineering bei der Rosswag GmbH.

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Folge 1 (10.09.2020): Für wen lohnt sich der Einstieg in den Metall-3D-Druck? Ein Überblick über Technologien und Kosten.

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Wer Metallteile im eigenen Drucker herstellen will, muss meist sehr viel Geld in die Hand nehmen. Lohnt sich das? Antworten geben Dr. Bernhard Langefeld und Max Schaukellis. Beide sind Unternehmensberater bei Roland Berger. Sie erläutern die gängigsten Drucktechnologien und rechnen vor, mit welchen Summen die Hardware und die Verbrauchsmaterialien jeweils zu Buche schlagen. Außerdem zeigen sie auf, welche Alternativen es zu einer Anschaffung gibt.

Folge 0 (03.09.2020): Druckwelle: Das ist der neue ingenieur.de-Podcast zur Additiven Fertigung

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Herzlich Willkommen auf der Druckwelle, dem ingenieur.de-Podcast zur Additiven Fertigung in Kooperation mit den VDI nachrichten. Stefan Asche, Redakteur bei den VDI nachrichten, lädt Sie auf eine Reise durch die Welt des 3D-Drucks ein.

Ob Metalldruck, Kunststoffe und Keramiken oder weitere ausgewählte Anwendungsgebiete der Additiven Fertigung: Hier hören Sie alle 14 Tage donnerstags Neues aus dem Fachgebiet. Stefan Asche interviewt als Ihr Host Interviewgäste von namhaften Unternehmen und viele weitere Experten aus dem 3D-Druck.

Der Podcast wirft auch einen Blick auf die Maker-Szene und stellt 3D-Drucker und Materialien vor, die eher für den Hausgebrauch konzipiert sind.

Abonnieren Sie uns gern und verpassen keine Folge. Am 10. September fällt der Startschuss für Folge 1.

Ihr Moderator: Stefan Asche – Redakteur bei den VDI nachrichten

Moderiert wird die Druckwelle von Stefan Asche. Der gebürtige Ostfriese ist seit über 20 Jahren Redakteur im VDI Verlag. Seit 2016 schreibt er im Wesentlichen über Produktionstechnologien. Sein Lieblingsthema: die additive Fertigung.

Als Ihr Host präsentiert er immer donnerstags, alle 14 Tage, eine neue Folge Druckwelle. Station macht er vor allem dort, wo es für industrielle Anwender der jungen Technologie interessant wird. Dabei geht es nicht alleine um den Metalldruck. Erläutert wird auch, wie Kunststoffe und Keramiken in Form gebracht werden können.

Zu hören ist die Druckwelle auf Spotify, Apple Podcasts, Google Podcasts, Amazon Music Podcast und Podigee. Sie haben Feedback, Themenwünsche oder Kritik? Dann schreiben Sie an druckwelle@ingenieur.de. Wir freuen uns auf Ihre Meinungen.