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3D-Metalldruck

Hightech-Material für den 3D-Drucker

| Autor/ Redakteur: Valeska Melde / Simone Käfer

Hochelastisch, hart, leicht und bruchfest – amorphe Metalle vereinen Gegensätze. Man kann sie nicht nur walzen und spritzgießen, sondern auch im SLM-Verfahren verarbeiten.

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Mit der Additiven Fertigung von amorphen Metallen sind große amorphe Bauteile mit bionischen Strukturen über die Materialeigenschaften möglich, hier beispielsweise ein Zahnrad.
Mit der Additiven Fertigung von amorphen Metallen sind große amorphe Bauteile mit bionischen Strukturen über die Materialeigenschaften möglich, hier beispielsweise ein Zahnrad.
(Bild: Heraeus)

Ob verschleißfeste Zahnräder und Antriebskomponenten, stabile Federungen oder Membrane bei Einspritzdüsen: Moderne Hightechanwendungen stellen enorme Anforderungen an Materialien. Komplexe Designs und signifikante Gewichtseinsparungen lassen sich mit Additiver Fertigung von amorphen Metallen umsetzen. Die Besonderheit amorpher Metalle ist ihre ungeordnete, nicht kristalline Struktur. Sie sind quasi eingefrorene Schmelzen.

Die Herausforderung in der Herstellung und Verarbeitung dieser Werkstoffe besteht darin, dass die Atome in der Schmelze beim Erstarren ihre amorphe Anordnung beibehalten. Aufgrund ihrer ungeordneten Struktur besitzen amorphe Metalle Materialeigenschaften, die sich bislang gegenseitig ausschlossen. So können sie gleichzeitig extrem fest und hochelastisch sein. Amorphe Metalle zeigen zudem sehr gute Federeigenschaften, sind äußerst korrosionsbeständig und darüber hinaus schockabsorbierend.

Stärken liegen im Leichtbau

Dieses 2 Kilogramm schwere Zahnrad von Heraeus, ist das schwerste Bauteil aus amorphen Stahl, welches bisher gedruckt wurde. Amorphe Metalle vereinen Eigenschaften in einem Material, die sich üblicherweise ausschließen: extreme Härte und Druckfestigkeit bei gleichermaßen hoher Elastizität.
Dieses 2 Kilogramm schwere Zahnrad von Heraeus, ist das schwerste Bauteil aus amorphen Stahl, welches bisher gedruckt wurde. Amorphe Metalle vereinen Eigenschaften in einem Material, die sich üblicherweise ausschließen: extreme Härte und Druckfestigkeit bei gleichermaßen hoher Elastizität.
(Bild: heraeus)

Derzeit sind die Materialkosten bei amorphen Metallen noch hoch, daher sind sie für eine breite Masse an Produkten und die Umsetzung größerer Designs noch nicht rentabel. Doch in kleinen Volumen und beim Leichtbau können die Stärken ausgespielt werden. Heraeus Amloy stellt auch Bauteile aus amorphen Metallen mittels 3D-Druck her. „Die Additive Fertigung ermöglicht größere Bauteile mit komplexen Geometrien, die mit herkömmlichen Verfahren bisher nicht herstellbar waren“, erklärt Jürgen Wachter, Leiter der Geschäftseinheit Heraeus Amloy.

Hochreine, sphärische, amorphe Pulver auf Zirkonium- oder Kupferbasis sind speziell für das selektive Laserschmelzen (SLM) optimiert. Dafür ist jede Maschine, die mit diesem Pulverbettverfahren arbeitet, geeignet. Die Kombination aus Additiver Fertigung und den Eigenschaften amorpher Metalle eröffnet damit neue Möglichkeiten sowohl in der Miniaturisierung technischer Anwendungen als auch bei der Reduzierung von Gewicht im Leichtbau. An einer Titanlegierung wird derzeit noch geforscht.

Dieser Beitrag wurde ursprünglich auf unserem Partnerportal MM Maschinenmarkt veröffentlicht.

* Valeska Melde ist Mitarbeiterin bei Heraeus in 63450 Hanau, Tel. (0 61 81) 35-96 50

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