Professor Thomas Niendorf vor dem 3D-Drucker für Metalle. Eine spezielle Legierung ermöglicht nun die sichere und zuverlässige Herstellung von gedruckten Stahlprodukten.
Uni Kassel/Andreas Fischer
Einem Forscher der Universität Kassel ist es eigenen Angaben zufolge erstmals gelungen, mittels "additiver Fertigung“ in einem speziellen 3-D-Drucker, eine Stahl-Legierung zu verarbeiten, die eine außergewöhnlich hohe Schadenstoleranz aufweist. Das teilt die Universität mit. Gedruckte Produkte lassen sich dadurch sicherer und zuverlässiger herstellen.
Stahl-Legierungen seien zwar schon bislang für die additive Fertigung verwendet worden, "ein neues Ausgangsmaterial in Kombination mit dem Elektronenstrahl-Druck-Verfahren liefere aber nun eine in vielerlei Hinsicht deutlich höhere Qualität und mache den Einsatz dadurch in vielen Anwendungsbereichen erstmals sinnvoll“, so der Werkstoffwissenschaftler Professor Thomas Niendorf von der Uni Kassel.
TRIP-Stahl-Legierung
Seine durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderte Emmy-Noether-Forschungsgruppe hat die Legierung und den Prozess zusammen mit Kollegen der TU Bergakademie Freiberg entwickelt. Die Forscher wählten dazu einen bislang unbeschrittenen Weg: Sie verwenden als Basis eine sogenannte TRIP-Stahl-Legierung, die aufgrund besonderer Verformungsmechanismen exzellente Standhaftigkeit zeigt.
Die im Elektronenstrahl-Druck-Verfahren zur Verfügung stehende Wärme setzten sie dabei so geschickt ein, dass die bisher oft problematische Unberechenbarkeit der Werkstoffeigenschaften vermieden wird. Das Ergebnis ist eine bessere innere Materialstruktur im Endprodukt; dies schützt gegen unerwartete Brüche und andere mögliche Schäden.
Das Prinzip Metall-3-D-Druck
Für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobiltechnik besitzt die Technik also großes Potenzial. Und Niendorf ist sich sicher, dass "der 3-D-Metall-Druck auf dieser Basis neue Bereiche erschließen wird“. Insbesondere für komplexe, kleine Bauteile sei das additive Verfahren geeignet. Der Forscher sieht zudem im Metall-3-D-Druck enorme Chancen für die deutsche Wirtschaft: "Deutsche Hersteller sind führend bei der Erzeugung von Metallpulvern und dem Bau von Anlagen zum 3D-Laserschmelzen.“
Weltweit dominieren bislang Titan-Legierungen den 3-D-Druck mit Metallen. Im Unterschied zu den Titan-Produkten müssen die mit dem neuen Verfahren gedruckten Bauteile aus Stahl nicht aufwendig nachbearbeitet werden, was sie in der Herstellung deutlich billiger macht. Beim Metall-3-D-Druck werden Produkte in Mikrometer-dünnen Schichten additiv aufgebaut. Dafür wird Metallpulver durch einen Elektronenstrahl, Laser oder andere Hitzequellen geschmolzen. Durch dieses Verfahren sind sehr filigrane, komplexe und zugleich belastbare Strukturen möglich.
Die Ergebnisse wurden in der neuesten Ausgabe des Forschungsjournals Scientific Reports veröffentlicht.
