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02.07.2019 | Additive Fertigung | Nachricht | Onlineartikel

Vom Pulver zum Bauteil

Autor:
Leyla Buchholz

Man nehme metallische Pulverpartikel, gebe einen leistungsstarken Laser hinzu und fertige daraus ein hochfestes Bauteil. Salopp beschrieben, lautet so das Rezept für das Verfahren des metallischen 3D-Druckverfahrens „Selektives Laserschmelzen“, mit dem sich Wissenschaftler der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung an der Technischen Universität Chemnitz beschäftigen.​​​​​​​

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Für das Verfahren nutzen die Forscher Titan-, Aluminium- und Stahllegierungen sowie hybride Materialverbunde. „Generell sind vor allem gut schweißbare Metalle in Pulverform für das Selektische Laserschmelzen, kurz SLM-Verfahren, geeignet“, erklärt Frank Schubert, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung. Die Verarbeitung erfolgt unter Argon-Schutzgasatmosphäre in speziellen Anlagen. So entstehen Komponenten für den Einsatz in Luft-und Raumfahrt, Medizintechnik wie beispielsweise Hüftimplantate, Bearbeitungswerkzeuge wie Fräser, Prototypen für Maschinen und Funktionsbauteile wie zum Beispiel Hydraulikkomponenten. Sie sind durch die besondere Herstellungsweise von einer hohen Festigkeit gekennzeichnet, wodurch sie es qualitativ mit konventionell gefertigten Komponenten ohne weiteres aufnehmen können. Das SLM-Verfahren bietet gegenüber herkömmlichen Schweiß- oder Fräsverfahren den Vorteil, das komplexe Bauteil-Geometrien, mitunter auch inklusive beweglicher Elemente wie Gelenke, innerhalb eines Prozesses und ganz ohne produktspezifischen, teuren Werkzeugeinsatz entstehen.

„Wir sind in der Lage, in unseren Forschungshallen Prototypen, Prüfkörper und Bauteile bis etwa 25 Zentimeter Breite und Höhe zu fertigen. Je nach Struktur und Anforderung arbeiten die Maschinen dafür von wenigen Stunden bis hin zu mehreren Tagen. Doch die eigentliche Arbeit setzt schon viel früher an, denn wir entwickeln im Vorfeld optimale Verfahrensparameter um ein Höchstmaß an Materialqualität und Prozessstabilität zu gewährleisten. Darüber hinaus setzen wir für die Entwicklung von Bauteilen Topologie-Optimierungsverfahren ein“, so Schubert. Ziel sei es dabei, die Masse des späteren Bauteils zu reduzieren und zwar so, dass sie für den Anwendungsfall ausreicht, jedoch das Material nur an den Stellen in entsprechender Menge aufgebracht wird, wo es von Nöten ist. Dadurch gehen die Forscherinnen und Forscher besonders ressourceneffizient vor – ein wichtiger Aspekt für das Anwendungsfeld des Leichtbaus.

 

 

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