Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018

Das Drucken von Hochleistungs-Stahl-Komponenten für die Automobiltechnik und die Luft- und Raumfahrt ist einen großen Schritt näher gerückt. Einem Forscher der Universität Kassel ist es erstmals gelungen, mittels „additiver Fertigung“, sprich: in einem speziellen 3D-Drucker, eine Stahl-Legierung zu verarbeiten, die eine außergewöhnlich hohe Schadenstoleranz aufweist und somit zukünftige gedruckte Produkte sicherer und zuverlässiger macht.

Stahl-Legierungen seien zwar schon bislang für die additive Fertigung verwendet worden, ein neues Ausgangsmaterial in Kombination mit dem Elektronenstrahl-Druck-Verfahren liefere aber nun eine in vielerlei Hinsicht deutlich höhere Qualität und mache den Einsatz dadurch in vielen Anwendungsbereichen erstmals sinnvoll, so der Werkstoffwissenschaftler Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf von der Uni Kassel.


Prof. Dr. Thomas Niendorf mit einem 3D-Metalldrucker (und älteren Produkten).

Foto: Andreas Fischer

Seine durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderte Emmy-Noether-Forschungsgruppe hat die Legierung und den Prozess zusammen mit Kollegen der TU Bergakademie Freiberg entwickelt. Die Ergebnisse wurden in der neuesten Ausgabe des renommierten Forschungsjournals Scientific Reports veröffentlicht, einem Open Access Journal der Nature-Verlagsgruppe.

Zur Entwicklung ihres neuen Materials gingen die Forscher einen bislang unbeschrittenen Weg: Sie verwenden als Basis eine sogenannte TRIP-Stahl-Legierung, die aufgrund besonderer Verformungsmechanismen exzellente 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.

„Anwendungen u.a. in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobiltechnik, aktuellen Treibern hinter der technologischen Entwicklung des 3D-Drucks, werden hiervon erheblich profitieren. 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.

Beim Metall-3D-Druck werden Produkte in Mikrometer-dünnen Schichten additiv aufgebaut. Dafür wird Metallpulver durch einen Elektronenstrahl, Laser oder andere Hitzequellen geschmolzen. Durch dieses Verfahren sind sehr filigrane, komplexe und zugleich belastbare Strukturen möglich.

Die Suche nach neuen, für den 3D-Druck geeigneten Materialien und Verfahren gehört zu den Forschungsschwerpunkten von Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf. Er hat seit 2015 eine Professur für Metallische Werkstoffe an der Universität Kassel. Im Bereich der additiven Fertigung forscht er zum Herstellungsprozess und der Mikrostruktur, den mechanischen Eigenschaften und der Schädigungsentwicklung von Gegenständen aus dem 3D-Drucker.

Link zum Artikel: www.nature.com/articles/s41598-018-19376-0
Fotos von Prof. Dr. Thomas Niendorf auf Anfrage bei der Pressestelle der Universität Kassel: presse@uni-kassel.de

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf
Universität Kassel
Institut für Werkstofftechnik
Fachgebiet Metallische Werkstoffe
Tel.: 0561 804-7018
E-Mail: niendorf@uni-kassel.de

Sebastian Mense
Universität Kassel
Kommunikation, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: +49 561 804-1961
E-Mail: presse@uni-kassel.de
www.uni-kassel.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-kassel.de

Sebastian Mense | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: 3D-Druck Bauteile Laser Legierung Luft- und Raumfahrt Raumfahrt Werkstoffe

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Klima- und Höhensimulationsprüfstand für Motoren an der Hochschule Karlsruhe in Betrieb genommen
16.11.2018 | Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft

nachricht BMBF-Forschungsprojekt AutoAdd: Wegbereiter der additiven Fertigung für die Automobilindustrie
12.11.2018 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

Max-Planck-Forscher entdecken die Nanostruktur von molekularen Zügen und den Grund für reibungslosen Transport in den „Antennen der Zelle“

Eine Zelle bewegt sich ständig umher, tastet ihre Umgebung ab und sendet Signale an andere Zellen. Das ist wichtig, damit eine Zelle richtig funktionieren kann.

Im Focus: Nonstop Tranport of Cargo in Nanomachines

Max Planck researchers revel the nano-structure of molecular trains and the reason for smooth transport in cellular antennas.

Moving around, sensing the extracellular environment, and signaling to other cells are important for a cell to function properly. Responsible for those tasks...

Im Focus: InSight: Touchdown auf dem Mars

Am 26. November landet die NASA-Sonde InSight auf dem Mars. Erstmals wird sie die Stärke und Häufigkeit von Marsbeben messen.

Monatelanger Flug durchs All, flammender Abstieg durch die Reibungshitze der Atmosphäre und sanftes Aufsetzen auf der Oberfläche – siebenmal ist das Kunststück...

Im Focus: Weltweit erstmals Entstehung von chemischen Bindungen in Echtzeit beobachtet und simuliert

Einem Team von Physikern unter der Leitung von Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, Universität Paderborn, und Prof. Dr. Martin Wolf, Fritz-Haber-Institut Berlin, ist ein entscheidender Durchbruch gelungen: Sie haben weltweit zum ersten Mal und „in Echtzeit“ die Änderung der Elektronenstruktur während einer chemischen Reaktion beobachtet. Mithilfe umfangreicher Computersimulationen haben die Wissenschaftler die Ursachen und Mechanismen der Elektronenumverteilung aufgeklärt und visualisiert. Ihre Ergebnisse wurden nun in der renommierten, interdisziplinären Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

„Chemische Reaktionen sind durch die Bildung bzw. den Bruch chemischer Bindungen zwischen Atomen und den damit verbundenen Änderungen atomarer Abstände...

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz diskutiert digitale Innovationen für die öffentliche Verwaltung

19.11.2018 | Veranstaltungen

Naturkonstanten als Hauptdarsteller

19.11.2018 | Veranstaltungen

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

Für eine neue Generation organischer Leuchtdioden: Uni Bayreuth koordiniert EU-Forschungsnetzwerk

20.11.2018 | Förderungen Preise

Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

20.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie sich ein Kristall in Wasser löst

20.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

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