Die additive Fertigung erlaubt mehr Designfreiheit als traditionelle Fertigungstechniken. Neue Formen lassen sich gestalten, Funktionen in Formen integrieren oder unterschiedliche Materialien kombinieren. Mehrere Materialien zu Multimaterialien zu kombinieren, wird immer wichtiger für die Industrie. Diese Gradientenwerkstoffe gehen aus der additiven Fertigung hervor – Werkstoffe, deren Eigenschaften kontinuierlich entlang einer Raumrichtung, der Geometrie oder den Belastungen ausgeprägt werden. Dies lässt sich durch Modifikation der Materialzusammensetzung oder der Prozessparameter im Herstellungsprozess erzielen. So lassen sich die Materialeigenschaften innerhalb eines Bauteils gezielt einstellen, beispielsweise ein fließender hart-weich-Materialverlauf an einem Dämpfungselement. Mit der Software GraMMaCAD (Graded Multi-Material CAD) gibt das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD der Industrie ein Werkzeug für deren CAD-Geometrien an die Hand, mithilfe dessen sich im Entwicklungsprozess virtueller Produkte Materialverteilungen und Materialverläufe interaktiv definieren lassen. Bisher ist die Definition von lokal variierenden Eigenschaften auf CAD-Modellen ein zeitaufwendiger Prozess. Die gängige Praxis besteht darin, entweder das Modell in Teilmodelle zu unterteilen, denen dann verschiedene Materialien zugewiesen werden. Allerdings erlaubt dies meist nur diskrete Materialübergänge. Oder man nimmt die Materialzuweisung anhand von Bildern (Texturen) vor. Hierbei wird die Gradierung durch Variation der Texturinformation erzeugt.

Die ersten beiden Möglichkeiten erzeugen einen gradierten Materialverlauf, der von den gewählten Flächen ausgeht, wobei sich die Art des Materialverlaufs grafisch-interaktiv beeinflussen lässt. Der dritte Ansatz ergibt sich, wenn der Benutzer Bauteilen des CAD-Modells Materialinformationen zuweist und die Interpolation der Materialkennwerte zwischen ihnen aktiviert. In diesem Fall muss der Benutzer das CAD-Modell vorher in einer CAD- Software in Teilkörper zerlegen und kann dann jedem Teilkörper entweder ein bestimmtes Material zuweisen oder als gradiert deklarieren. GraMMaCAD erzeugt den Materialverlauf daraufhin automatisch.

Multimaterial-3D-Drucker, die verschiedene Materialien verarbeiten können, drängen zunehmend auf den Markt und setzen funktional gradierte Objekte für anspruchsvolle Designs um.

Nach Unterlagen von Fraunhofer IDG / am