Innovative Zusatzwerkstoffe für den 3D-Druck machen komplexe Metallbauteile hochfest und leicht

Innovative Zusatzwerkstoffe für den 3D-Druck machen komplexe Metallbauteile hochfest und leicht

Ein internationales Projektteam forscht an der Entwicklung eines maßgeschneiderten Aluminium-Fülldrahts mit Kohlenstoff-Nanostrukturen.
Generative Fertigungsverfahren boomen. Sie ermöglichen die energie- und ressourceneffiziente Herstellung von metallischen Komponenten. Der verbreitete 3D-Druck mit dem Laser-Pulver-Auftragschweißen ist im Gegensatz zum Verfahren des Lichtbogen-Auftragschweißens vergleichsweise langsam und teuer. Ziel der Forschenden ist es, einen maßgeschneiderten Aluminium-Fülldraht für die generative Fertigung zu entwickeln, der im Inneren aus einem Verbundpulverkern mit festigkeitssteigernden Kohlenstoff-Nanostrukturen besteht.

Die aus der Schweißtechnik abgeleitete Fertigung mit einem abschmelzenden Draht ist für die generative Fertigung großer Bauteile hervorragend geeignet. 3D-Bauteile aus digitalen Daten im Computer-Aided Design (CAD) werden mit dieser werkzeuglosen Verarbeitungstechnologie in nahezu beliebiger Komplexität schichtweise aufgebaut. „Für die Herstellung von Leichtbaukomponenten aus Aluminium steht jedoch derzeit nur eine begrenzte Palette an niedrigfesten Standarddrähten zur Verfügung“, so Prof. Vesselin Michailov, Leiter des Lehrstuhls Füge- und Schweißtechnik. „Zusatzwerkstoffe zur Herstellung leichter und dennoch fester Bauteile, beispielsweise aus Titan, sind nur auf wenige Anwendungen begrenzt verfügbar und sehr kostenintensiv.“

Gemeinsam mit einem Projektkonsortium aus Wissenschaft und Wirtschaft untersuchen die Forschenden die Anwendung der drahtbasierten generativen Fertigung mit Lichtbogen, aber auch mit Laser und Plasma. Das Konsortium mit den Partnern Kraftwerks-Service Cottbus Anlagenbau GmbH, Gefertec GmbH (Berlin), Migal.Co GmbH (Landau/Isar) und dem Institut für Elektronik der Bulgarischen Akademie der Wissenschaften (Sofia) bündelt die Kompetenzen, um die Grundlagen zur Modifizierung von Aluminium mit nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zu einem hochfesten Zusatzwerkstoff umzusetzen.

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