Lässt sich der 3D-Druck amorpher Bauteile als Fertigungsverfahren in der Industrie etablieren, wenn die Prozesse effizienter und günstiger werden? Amorphe Metalle bieten auf jeden Fall Vorteile: Sie sind doppelt so fest wie Stahl, dabei aber wesentlich leichter und elastischer. Sie verhalten sich „isotrop“, das heißt ihre Materialeigenschaften bleiben identisch, unabhängig davon, in welche Richtung der 3D-Drucker das Werkstück aufbaut. Das ermöglicht nicht nur besonders stabile Bauteile, sondern verschafft dem Konstrukteur auch mehr Freiheit bei der Entwicklung des Bauteils. Potenziale ergeben sich vor allem bei stark belasteten Teilen und beim Leichtbau. Aufgrund der Biokompatibilität eignet sich das Material aber auch sehr gut für die Medizintechnik.
Ob die Industrie das Verfahren für sich entdeckt und unter welchen Umständen das möglich ist, wollen nun zwei Technologieunternehmen gemeinsam herausfinden: die Heraeus Amloy, ein Start-up in der Hanauer Heraeus Holding Gmbh, und die Ditzinger Trumpf GmbH + Co. KG (Holding). „Der 3D-Druck von amorphen Bauteilen in der Industrie steckt bislang in den Kinderschuhen“, sagt Jürgen Wachter, Leiter der Geschäftseinheit Heraeus Amloy. „Mit der Kooperation ermöglichen wir schnellere Druckprozesse und eine höhere Oberflächengüte.“
Das soll bei den Anwendern die Kosten senken. „Auf diese Weise wird das Verfahren für breitere und völlig neue Anwendungen interessant.“ Die Medizintechnik sei eine der wichtigsten Branchen für die additive Fertigung. „Deshalb sehen wir in der Kooperation große Chancen“, sagt Klaus Parey, Managing Director bei Trumpf Additive Manufacturing.
3D-Druck mit leichtem Material bietet neue Möglichkeiten
Amorphe Metalle entstehen, wenn geschmolzenes Metall sehr schnell abkühlt. Ein 3D-Drucker kann sie zu größeren, komplexen Bauteilen verarbeiten. Anderen Verfahren gelingt das nicht. Für den Leichtbau bauen 3D-Drucker schon jetzt nur dort Strukturen auf, wo sie für das Bauteil einen Zweck erfüllen. Allein dadurch lassen sich Material und Gewicht einsparen. Amorphe Metalle sind wiederum von Natur aus sehr leicht. Mit der Kombination von 3D-Druck und amorphen Metallen lässt sich also bei vielen Anwendungen besonders viel Gewicht einsparen.
Bei der Kooperation steuert Heraeus Amloy seine Expertise in der Herstellung und Verarbeitung amorpher Metalle bei, Trumpf seine Erfahrungen beim 3D-Druck. Der Materialhersteller hat seine amorphen Legierungen für den 3D-Druck optimiert und für die Bearbeitung auf den Truprint-Anlagen des Laserspezialisten angepasst.
Die Anlage Truprint 2000 eignet sich besonders gut für den Druck amorpher Metalle, wie es aus Ditzingen heißt. Das Maschinenkonzept ermöglicht es, das überschüssige Pulver für den weiteren Bauprozess „inert“ aufzubereiten, also unter Schutzgas. Dies schützt das Pulver vor schädlichen Einflüssen. Für amorphe Metalle ist das ein Vorteil, da sie schnell mit Sauerstoff reagieren.
Außerdem hat der Maschinenbauer die Produktivität seiner Anlage gesteigert: Zwei 300 Watt starke Laser belichten den gesamten Bauraum der Anlage parallel. Mit einem Fokusdurchmesser der Laser von nur 55 Mikrometer lassen sich amorphe Bauteile mit hoher Oberflächenqualität in Serie herstellen. Die Funktion „Melt Pool Monitoring“ ermöglich es, die Qualität des Schmelzbades automatisch zu prüfen. Somit lassen sich Fehler im Prozess frühzeitig erkennen.
Wer bereits einen solchen 3D-Drucker besitzt, kann damit ab sofort die zirkoniumbasierten Legierungen von Heraeus Amloy verarbeiten. Es ist auch möglich, Bauteile aus amorphen Metallen direkt bei Heraeus Amloy drucken zu lassen. In Zukunft wollen die Partner auch kupfer- und titanbasierte Legierungen für den 3D-Druck nutzbar machen. (op)
www.heraeus.com und http://hier.pro/hqlO9, www.trumpf.com
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