3D-Druck von Stahl Neue Legierung – bessere Qualität - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

3D-Druck von Stahl

Neue Legierung – bessere Qualität

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Prof. Thomas Niendorf mit einem 3D-Metalldrucker (und älteren Produkten) (Bild: Andreas Fischer)
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Mit Hilfe eines speziellen 3D-Druckers ist es nun möglich, eine Stahl-Legierung zu verarbeiten, die eine außergewöhnlich hohe Schadenstoleranz aufweist und somit zukünftige gedruckte Produkte sicherer und zuverlässiger macht.

Stahl-Legierungen finden schon im 3D-Druck, auch additive Fertigung genannt, Anwendung. Doch das neue Ausgangsmaterial in Kombination mit dem Elektronenstrahl-Druck-Verfahren liefere nun eine in vielerlei Hinsicht höhere Qualität und mache den Einsatz dadurch in vielen Anwendungsbereichen erstmals sinnvoll, so der Werkstoffwissenschaftler Prof. Thomas Niendorf von der Uni Kassel. Seine durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderte Emmy-Noether-Forschungsgruppe hat die Legierung und den Prozess zusammen mit Kollegen der TU Bergakademie Freiberg entwickelt.

Bessere innere Materialstruktur

Zur Entwicklung ihres neuen Materials gingen die Forscher einen bislang unbeschrittenen Weg: Sie verwenden als Basis eine so genannte TRIP-Stahl-Legierung, die aufgrund besonderer Verformungsmechanismen sehr gute 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. Ergebnis ist eine bessere innere Materialstruktur im Endprodukt; dies schützt gegen unerwartete Brüche und andere mögliche Schäden.

Günstiger in der Herstellung

„Der 3D-Metall-Druck wird auf dieser Basis neue Bereiche erschließen“, ist sich Prof. Niendorf sicher. Insbesondere für komplexe, kleine Bauteile sei das additive Verfahren geeignet.

Niendorf sieht im Metall-3D-Druck ein enormes Potenzial 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 3D-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.

www.nature.com/articles/s41598–018–19376–0

www.uni-kassel.de

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