Bessere Materialien für die additive Laserfertigung

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Photonische Produktionsabläufe werden immer wichtiger, zum Beispiel für den 3D-Druck. Umso erstaunlicher, dass sich viele der verwendeten Materialien kaum für die Laseranwendung eignen oder gar dafür optimiert wären.

Wie Materialien besser für Laserfertigungsverfahren vorbereitet werden können, zeigt Bilal Gökce von der Universität Duisburg-Essen gemeinsam mit einer Wissenschaftlergruppe in einer Studie auf. Für die additive Fertigung von Bauteilen werden meistens pulverförmige oder drahtförmige Werkstoffe verwendet. Betrachte man alle relevanten Prozessparameter eines generativen Fertigungsprozesses, so sei der zugegebene Werkstoff der wichtigste Prozessparameter. Der Anwender könne ihn jedoch bislang nur im Rahmen der marktverfügbaren Lösungen beeinflussen.

Ein eher einfacher aber wirksamer Ansatz zur Anpassung von verschiedenen Materialklassen an die photonische Bearbeitung ist, so ein Studienergebnis, das Anreichern mit Nanopartikeln. Für pulverförmige Ausgangsmaterialien könne dies durch Mischen von Mikropulvern mit flüssigen Nanopartikel-Suspensionen erreicht werden. Beispiele zeigten, dass Metalle, Keramiken und Polymere für zugesetzte Nanopartikel zugänglich seien. Gökce: „Hier ist ein großes Potenzial für die verbesserte Prozessierbarkeit von Materialien. Attraktiv ist der Ansatz auch deshalb, weil eine hohe Bandbreite kommerzieller Rohpulver verwendet werden kann.“

Nano-Füllstoffe erweitern das Funktionsspektrum

Für das selektive Laserschmelzen von funktionalen Polymer-Nanokompositen bieten Nano-Füllstoffe die Möglichkeit, die Bauteileigenschaften und die thermische Stabilität der polymeren Ausgangstoffe zu verbessern, so ein weiteres Studienergebnis. Zudem können Funktionen wie Leitfähigkeit, magnetische oder auch bestimmte optische Eigenschaften in das polymere Material eingebracht werden.