Elektronenstrahl-3D-Drucker: Forscher optimieren Druck von Metallen Extrem filigran und komplex - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Elektronenstrahl-3D-Drucker: Forscher optimieren Druck von Metallen

Extrem filigran und komplex

Prof. Thomas Niendorf bereitet am 3D-Drucker für Metalle den nächsten Druckvorgang vor. Gemeinsam mit seinem Team arbeitet er daran, den Prozess des Druckens zu optimieren (Bild: Andreas Fischer, Uni Kassel)
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Mit einem neuen 3D-Drucker für Metalle wollen Forscher den Prozess des Druckens optimieren, um Teile möglichst fehlerfrei zu bauen. Außerdem suchen sie nach Metallen, die sich gut für den Druck eignen.
Am 3D-Drucker des Instituts für Werkstofftechnik der Universität Kassel wird Metallpulver durch einen Elektronenstrahl geschmolzen. Solche Anlagen sind an deutschen Universitäten noch rar. Anwendung finden sie vor allem in der Hightech-Branche. Da das Verfahren noch nicht für alle Industriezweige ausreichend erprobt wurde, wird es beständig weiterentwickelt. An dieser Stelle leisten die Forscher aus Kassel Grundlagen-Arbeit – etwa wenn es darum geht, die physikalischen Eigenschaften der fertigen Produkte an die Bedürfnisse der verschiedenen Branchen anzupassen. Der Drucker an der Uni Kassel im Wert von rund 750 000 Euro wurde zu 100 % von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert.
Um einen Gegenstand zu drucken, müssen die Kasseler Ingenieure zunächst ein virtuelles Modell des Objekts anfertigen und die Daten am Computer für den Drucker übersetzen. Jede Schicht, die der Drucker aufträgt, ist nur etwa 30 bis 150 µm dick – das entspricht in etwa dem Durchmesser eines menschlichen Haares. Je nach Größe der einzelnen Teile kann in einem Druckvorgang eine Vielzahl verschiedener Objekte gleichzeitig hergestellt werden. Während des Druckvorgangs beträgt die Temperatur im Inneren des Druckers bis zu 1200 °C. Nach dem Druck werden alle Teile von umgebendem Metallpulver befreit, nachbehandelt und geprüft.
Weltweit dominieren Titanlegierungen beim 3D-Druck mit Metallen. Sie machen etwa 80 % des Weltmarktes aus. Zertifiziert sind sie unter anderem für die Biomedizin und die Luftfahrtindustrie. Neben der Suche nach weiteren geeigneten Metallen forschen die Ingenieure der Uni Kassel vor allem im Bereich der Nachbearbeitung und Prüfung der Druckerzeugnisse. Prof. Thomas Niendorf, Experte für den 3D-Druck mit Metallen an der Uni Kassel, hebt hervor: „Wir testen jedes Teil, das den Drucker verlässt, auf Stabilität und Beschaffenheit. Dazu stehen uns diverse Röntgendiffraktometer, zwei Rasterelektromikroskope, mechanische Prüfmaschinen und ein Computertomograph zur Verfügung.“
Der Markt für 3D-Druck mit Metallen ist in den letzten fünf Jahren stark gewachsen. „Die Gegenstände, die wir herstellen sind extrem filigran und komplex. Anders als im 3D-Druck könnte man sie oft gar nicht produzieren“, erklärt Niendorf.
Weitere Informationen: www.uni-kassel.de
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