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08.12.2015 | Konstruktion + Entwicklung | Im Fokus | Onlineartikel

Metall-3D-Druck ohne Laser

Autor:
Dieter Beste

Sollen Metalle in 3D-Druckern verarbeitet werden, müssen in der Regel teure Laser her. Dass es auch kostengünstig geht, demonstriert ein junger Wissenschaftler der Universität Rostock mit einem innovativen Metalldruck-Verfahren.

3D-Druck-Verfahren werden sich als Fertigungsmethode in der Industrie durchsetzen. Davon ist Hermann Seitz, Leiter des Lehrstuhls für Fluidtechnik und Mikrofluidtechnik an der Universität Rostock überzeugt. Die Einsatzbereiche für derartige Druckverfahren seien vielfältig. Durch die individuelle passgenaue Fertigungsmöglichkeit könnten sie unter anderem die Medizintechnik revolutionieren. Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten ergäben sich auch im Automobilbau und in der Luft- und Raumfahrttechnik.

Aber bevor es so richtig losgehen kann, müssen die Verfahren kostengünstiger werden, um mit klassischen Urformtechniken wie dem Gießen konkurrieren zu können. Eine Übersicht der gegenwärtig im 3D-Druck diskutierten Verfahren gibt die Springer Autorin Petra Fastermann in „3D-Drucken“ ab Seite 25.

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An der Universität Rostock hat sich Clemens Lieberwirth, wissenschaftlicher Mitarbeiter von Hermann Seitz, im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Drittmittelprojekts zum Ziel gesetzt, solch ein kostengünstiges Druckverfahren für Metallbauteile zu entwickeln. Dafür nutzt er als Ausgangspunkt das im 3D-Druck schon weitverbreitete Schmelzschichten, bei dem das Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff aufgebaut wird. Lieberwirth hat nun einen Druckkopf entwickelt, mit dem er auch Metalle verarbeiten kann. Aus dem Ausgangsmaterial, einem Granulat aus Polymerwerkstoff und Metallpulver, fertigt dieser neue Drucker Rohlinge (Grünteile), die anschließend in einem Ofen gesintert werden. Bei Temperaturen knapp unterhalb der Schmelztemperatur des verwendeten Metalls, löst sich der Kunststoff aus dem Bauteil, während sich die Metallteilchen verbinden. Damit dies gelingt, kommt es auf den verwendeten Materialmix an. In dem BMWi-Forschungsprojekt übernimmt diesen Entwicklungsschritt der Industrie-Kooperationspartner Bernhardt Kunststoffverarbeitung.

Sinterteile von guter Qualität

Das Sintern der Teile lässt sich nach Angaben der Rostocker Forscher relativ kostengünstig im laufenden Betrieb industrieller Ofenanlagen ausführen. „Schon die ersten Untersuchungen zeigten, dass die auf diese Weise gefertigten Teile über sehr gute Festigkeitseigenschaften verfügen und sich beispielsweise durch Fräsen oder Drehen bestens nachbearbeiten lassen“, berichtet Lieberwirth. Anders als bei dem schon auf dem Markt befindlichen laserbasierten 3D-Druckern könnten sogar hohle Bauteile mit innerer Stützstruktur produziert werden. Die Forschungsarbeiten sind mittlerweile so weit fortgeschritten, dass der junge Wissenschaftler neben seiner Promotion bereits eine Unternehmensgründung plant. Ein wichtiger erster Schritt ist getan, sein „Composite-Extrusion-Modeling-Verfahren“ zum Patent angemeldet.

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