Klammerstrukturen lassen sich additiv herstellen

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Die industriell relevanten laserbasierten Verfahren des Additive Manufacturing sind im Bereich der Kunststoffe das Selektive Lasersintern (SLS), welches Kunststoffpulver nutzt, sowie die Stereolithografie und die Zweiphotonenpolymerisation, die flüssige Harze verwenden, fassen die Autoren von "3D-Druck beleuchtet" zusammen. Die Herstellung metallischer Bauteile erfolge meist aus einem Pulverwerkstoff im Selektiven Laserstrahlschmelzen (Selective Laser Melting, SLM) oder im Laserauftragschweißen (Laser Metal Deposition, LMD). Darüber hinaus sei die Verwendung von Drahtwerkstoffen beim Laserauftragschweißen möglich, finde jedoch hauptsächlich bei Beschichtungsprozessen Anwendung.

Am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden hat man jetzt das Verfahren des Laserauftragschweißens genutzt, um Verklammerungsstrukturen auf einem metallischen Substrat additiv durch eine Vielzahl übereinanderliegender Schweißraupen herzustellen. Ziel dieser Arbeiten ist es, mithilfe solcher Verklammerungsstrukturen an den Übergangsstellen zwischen Metall und Keramik oder Kunststoff in Hybridbauteilen die unterschiedlichen Materialien dauerhaft und robust miteinander zu verbinden.

Porenfreie Mikrostrukturen

Mit ihrem Hochpräzisions-Laser-Pulver-Auftragschweißen ist es den Wissenschaftlern nach eigenen Angaben gelungen, sowohl auf rotationssymmetrische oder ebene Substrate als auch auf Freiformflächen präzise Mikrostrukturen mit einem hohen Gestaltungsspielraum reproduzierbar, prozesssicher, schnell und wirtschaftlich zu applizieren. Trotz ihrer kleinen Abmessungen weisen die erzeugten Mikrostrukturen einen porenfreien metallurgischen Werkstoffverbund auf, heißt es in einer IWS-Mitteilung. Die mit derartigen Strukturen versehene Metalloberfläche kann anschließend mit Kunststoff (etwa durch thermische Infiltration) oder mit Keramik (etwa durch thermisches Spritzen) überzogen werden. Zur Gewährleistung einer möglichst guten Durchdringung des Kunststoffs oder der Keramik passen die Forscher die Geometrie der Mikrostruktur mit Hilfe von CAD/CAM-Werkzeugen jeweils an.

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