Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magnesiumlegierungen eröffnen weitere Anwendungsgebiete

01.03.2016

Eine spezielle Prozesstechnik erlaubt jetzt auch Selective Laser Melting (SLM) mit eher schwierigen Materialien wie Magnesiumlegierungen, Kupferlegierungen oder rissanfälligen, schwer schweißbaren Metallen. Die Verwendung dieser Materialien macht den Einsatz von SLM in neuen Bereichen möglich. Verschiedene Beispiele werden in einer Vortragssession auf dem International Laser Technology Congress AKL’16 und bei der dazugehörigen Veranstaltung »Lasertechnik Live« im Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT präsentiert.

Selective Laser Melting mit »normalen« Werkstoffen wie Edelstahl, Aluminium oder Titanlegierungen ist in der Fertigung angekommen. Die Materialien und Prozesse sind weitgehend erforscht, passende Maschinen bei verschiedenen Anbietern verfügbar. Schwierig wird es erst, wenn man andere Materialien verarbeiten möchte wie beispielsweise Magnesium. Dieses ist nicht nur 30% leichter als Aluminium, sondern erlaubt auch den Aufbau resorbierbarer Implantate. Dadurch ist das Material nicht nur für den Leichtbau, sondern auch für die Medizintechnik hochinteressant.


Bild 1: Implantat (Scaffold) mit definierter Porenstruktur aus einer biodegradierbaren Magnesiumlegierung (WE43). Die Abmessungen sind 10x10x7,5 mm³ bei ca. 400 µm Strebendicke.

© Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert.


Bild 2: Demonstrator für eine topologieoptimierte Gabelbrücke eines Motorrads (Werkstoff: AZ91).

© Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert.

Experten am Fraunhofer ILT haben jetzt die passende Prozesstechnik entwickelt, um auch schwierige Materialien in SLM-Prozessen zu verarbeiten. Für Magnesiumlegierungen wurde in Kooperation mit dem ILT-Spin-off Aconity3D eine neue Prozesskammer mit einer optimierten Schutzgasführung entwickelt, um der starken Rauchentwicklung Herr zu werden. Daneben wurden Prozesse für die Verarbeitung von Kupferlegierungen optimiert, ebenso wie spezielle Systeme mit Hochtemperaturvorheizung für den Einsatz rissanfälliger und schwer schweißbarer Metalle.

SLM ermöglicht resorbierbare Implantate aus Magnesiumlegierungen

Individuelle Gestaltung und komplexe Strukturen sind typische Merkmale bei Implantaten, die sich mit SLM ohne Zusatzkosten fertigen lassen. Der Werkstoff Magnesium bietet dabei den zusätzlichen Vorteil, dass er im Körper resorbierbar ist. Implantate auf Basis massiver Magnesiumwerkstoffe werden bereits eingesetzt, man verspricht sich aber weitere Vorteile von Implantaten mit Porenstruktur.

Die Idee hierbei ist, dass neue Knochensubstanz in das Implantat einwächst und gleichzeitig die Metallstruktur vom Körper resorbiert wird. Für solche Implantate aus Magnesiumlegierungen wurde am Fraunhofer ILT ein SLM-Prozess entwickelt, bei dem nicht nur die Form des Implantats, sondern auch die Porengröße genau gewählt werden kann. Die Biokompatibilität entsprechender Prototypen wurde in vitro bereits nachgewiesen.

Während man am Fraunhofer ILT weiter neue Materialien und Prozesse erforscht, ist die Ausrüstung für das SLM von Magnesiumlegierungen bei Aconity3D bereits erhältlich.

Leichter und fester: SLM erlaubt konsequente Topologieoptimierung

In der Luftfahrt und im Rennsport kennt man die Vorzüge von Magnesiumlegierungen schon lange: Sie sind 30% leichter als Aluminium, allerdings auch viel schwerer zu verarbeiten.

Mit der neuen SLM-Prozesstechnik lässt sich das Problem elegant lösen. Um dies im Detail zu untersuchen, hat man am Fraunhofer ILT eine Motoradgabelbrücke im Maßstab 1:4 als Demonstrator hergestellt. Dabei wurde am Computer die gesamte Topologie des Bauteils optimiert. Ziel ist dabei eine konsequente Struktur- und Gewichtsoptimierung für vergleichbare Leichtbauteile.

Auf diese Weise werden erstmalig komplexe Bauteile aus Magnesiumlegierungen aufgebaut. Ihre Qualität entspricht derjenigen anderer SLM-Produkte, wobei ihre Festigkeit sogar höher als bei Gussteilen ist.

Anwendungsgebiete eröffnen sich nicht nur im Leichtbau, sondern auch in der Medizintechnik, zum Beispiel für den individualisierten Knochenersatz in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie.

SLM live auf dem AKL‘16

Neben Magnesiumlegierungen wird der SLM-Prozess auch für andere nicht kommerziell verfügbare Materialien weiterentwickelt, beispielsweise für Hochtemperaturlegierungen für den Turbomaschinenbau oder für Kupferlegierungen. Die verschiedenen Verfahren werden auf dem International Laser Technology Congress AKL’16 in Aachen vorgestellt.
Im Rahmen des Kongresses bietet das Fraunhofer ILT in seinem Anwenderzentrum wieder rund 70 »Lasertechnik Live«-Vorführungen und Gespräche mit den jeweiligen Experten an.

Termine

International Laser Technology Congress AKL‘16
27. – 29. April 2016
Eurogress
Monheimsallee 48
52062 Aachen
www.lasercongress.org

»Lasertechnik Live«
27. April 2016, 16:30
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
52074 Aachen
www.ilt.fraunhofer.de

Ansprechpartner

Dipl.-Phys. Lucas Jauer
Gruppe Rapid Manufacturing
Telefon +49 241 8906-360
lucas.jauer@ilt.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Wilhelm Meiners
Gruppenleiter Rapid Manufacturing
Telefon +49 241 8906-301
wilhelm.meiners@ilt.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

http://www.ilt.fraunhofer.de/

Petra Nolis | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Advanced Materials: Glas wie Kunststoff bearbeiten
18.05.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Stärkstes Biomaterial der Welt schlägt Stahl und Spinnenseide
17.05.2018 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Im Focus: LZH showcases laser material processing of tomorrow at the LASYS 2018

At the LASYS 2018, from June 5th to 7th, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) will be showcasing processes for the laser material processing of tomorrow in hall 4 at stand 4E75. With blown bomb shells the LZH will present first results of a research project on civil security.

At this year's LASYS, the LZH will exhibit light-based processes such as cutting, welding, ablation and structuring as well as additive manufacturing for...

Im Focus: Kosmische Ravioli und Spätzle

Die inneren Monde des Saturns sehen aus wie riesige Ravioli und Spätzle. Das enthüllten Bilder der Raumsonde Cassini. Nun konnten Forscher der Universität Bern erstmals zeigen, wie diese Monde entstanden sind. Die eigenartigen Formen sind eine natürliche Folge von Zusammenstössen zwischen kleinen Monden ähnlicher Grösse, wie Computersimulationen demonstrieren.

Als Martin Rubin, Astrophysiker an der Universität Bern, die Bilder der Saturnmonde Pan und Atlas im Internet sah, war er verblüfft. Die Nahaufnahmen der...

Im Focus: Self-illuminating pixels for a new display generation

There are videos on the internet that can make one marvel at technology. For example, a smartphone is casually bent around the arm or a thin-film display is rolled in all directions and with almost every diameter. From the user's point of view, this looks fantastic. From a professional point of view, however, the question arises: Is that already possible?

At Display Week 2018, scientists from the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP will be demonstrating today’s technological possibilities and...

Im Focus: Raumschrott im Fokus

Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) hat sein Observatorium in Zimmerwald um zwei zusätzliche Kuppelbauten erweitert sowie eine Kuppel erneuert. Damit stehen nun sechs vollautomatisierte Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung – insbesondere zur Detektion und Katalogisierung von Raumschrott. Unter dem Namen «Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory» erhält die Forschungsstation damit eine noch grössere internationale Bedeutung.

Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stiess über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mikroskopie der Zukunft

22.05.2018 | Medizintechnik

Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics