Metallbauteile aus dem 3D-Drucker berührungslos verwandelt das Forschungsteam von Prof. Dirk Bähre an der Universität des Saarlandes in hochpräzise technische Spezialanfertigungen. Mit ihren neuartigen Verfahren formen sie auf Tausendstel Millimeter genau komplizierte Bauteile aus hochbelastbaren, aber leichten Metallen: Die Fertigungstechnikerinnen und -techniker kombinieren hierfür 3D-Druck und elektrochemisches Abtragen.
Höchst spezielle Bauteile aus Metall werden vielerorts eingesetzt und müssen hundertprozentig zusammen- und ineinanderpassen und auch härtesten Belastungen standhalten. Dafür muss jedes Einzelteil perfekt geformt sein. „Die Toleranzen können dabei im Mikrometerbereich liegen“, erklärt Prof. Dirk Bähre von der Universität des Saarlandes. Mit 3D-Druckverfahren für Metalle ist es heute zwar möglich, komplizierte Bauteile herzustellen. Aber: Was bei der additiven Fertigung Schicht für Schicht aus dem Drucker kommt, ist oft nicht ausreichend genau für höchste Ansprüche. Und bei manchen Geometrien stößt dieses Verfahren auch schlicht an Grenzen.
Nachbearbeitung auf den Mikrometer genau
Dirk Bähre und sein Team forschen daran, die Werkstücke aus dem 3D-Drucker so zu veredeln, dass sie auf den Tausendstel Millimeter genau passen. „Mit unseren Technologien zur Nachbearbeitung additiv gefertigter Metallteile können wir Präzisionsfunktionsflächen für hochgenaue Anwendungen kostengünstig herstellen“, erklärt Bähre. Auch hohe Stückzahlen ließen sich dadurch wirtschaftlich produzieren.
Durch das elektrochemische Abtragen können selbst komplizierteste Geometrien in härtestem Metall umgesetzt werden. „Es handelt sich um eine schädigungsfreie, berührungslose Fertigungstechnologie, mit der wir komplexe Bauteile und hochfeste Werkstoffe effizient bearbeiten können“, erklärt Bähre. Die Werkstoffe nehmen, umspült von einer Elektrolytlösung, bis auf den Tausendstel Millimeter exakt die gewünschte Geometrie an: völlig ohne Kraftaufwand oder mechanische Einwirkungen auf den Werkstoff. „Durch Stromimpulse und Schwingungen des Werkzeuges erreichen wir einen besonders gleichmäßigen Abtrag mit sehr glatten Oberflächen und hohen Genauigkeiten“, erläutert Bähre.
Auch Titan wird untersucht
Die Forscherinnen und Forscher nehmen die Metalle, wie Aluminium, Titan oder Stahllegierungen, und auch jeden einzelnen Prozessschritt genauestens unter die Lupe. Selbst die Reihenfolge die Prozessschritte kann entscheidend sein. „Um die Nachbearbeitung zu optimieren, ist ein tiefes Verständnis von Werkstoff und Verfahren notwendig. Wir müssen zum Beispiel genau verstehen, was beim vorangehenden 3D-Druck mit dem Metall passiert. Daher ergründen wir, welche Gefügestruktur dabei entsteht. Indem wir Verfahren und Materialverhalten erforschen, können wir darauf aufbauend die elektrochemischen Methoden weiterentwickeln, um glatte Oberflächen oder komplexe Geometrien in hoher Präzision zu erhalten“, erläutert Bähre.
Prof. Dr.-Ing. Dirk Bähre, Lehrstuhl für Fertigungstechnik
Tel.: +49 681-302–3075
E-Mail: d.baehre@mx.uni-saarland.de
Website: http://www.lft.uni-saarland.de
