Am 27. Dezember wurde bekannt, dass ein Forschungsteam der Tohoku-Universität in Japan erfolgreich die weltweit erste vollformatige 3D-gedruckte Federbeinturmstruktur für Automobile entwickelt hat. Das berichtet das Technologieportal „IT Home“ („IT之家“). Diese Struktur kombiniert geringes Gewicht mit hoher Festigkeit und repräsentiert einen bedeutenden Fortschritt in der additiven Fertigung für die Automobilindustrie.
Hintergrund des Projekts
Der Metall-3D-Druck ermöglicht den schichtweisen Aufbau von Objekten durch das Verschmelzen von Metallpulvern mittels Wärme. Diese Methode bietet im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsprozessen nicht nur höhere Präzision und weniger Materialverschwendung, sondern eröffnet auch die Möglichkeit, komplexe und individuell anpassbare Geometrien zu realisieren. Besonders im Automobilbau bietet der Einsatz von „Multimaterial-Strukturen“ großes Potenzial, da unterschiedliche Materialien strategisch kombiniert werden können, um die Leistung von Bauteilen zu optimieren.
Ein zentrales Problem beim Einsatz verschiedener Metalle, wie Stahl und Aluminium, sind jedoch spröde intermetallische Verbindungen an den Materialgrenzen. Diese Verbindungen, wie Al₅Fe₂ oder Al₁₃Fe₄, können die Festigkeit der Bauteile beeinträchtigen.
Technologische Innovationen
Die Forscher der Tohoku-Universität setzten Laserpulverbett-Fusion (L-PBF) ein, um eine sogenannte „nicht-gleichgewichtige Erstarrung“ zu erreichen. Durch die Erhöhung der Laserscan-Geschwindigkeit wurde die Bildung spröder intermetallischer Verbindungen wirksam unterdrückt. Dadurch konnte die Bindungsfestigkeit der Schnittstelle zwischen Stahl und Aluminium erheblich gesteigert werden.
Diese technologischen Fortschritte führten schließlich zur erfolgreichen Herstellung eines vollformatigen Prototyps eines multimaterialen Federbeinturms. Der Prototyp beweist die Praxistauglichkeit dieser neuartigen 3D-Drucktechnologie und zeigt vielversprechende Perspektiven für weitere Anwendungen in der Metallverarbeitung.
Die Ergebnisse der Forschung wurden am 19. November 2024 in der Fachzeitschrift „Additive Manufacturing“ veröffentlicht. Das Team plant, die Technologie auch auf andere Metallkombinationen anzuwenden, um ähnliche Herausforderungen zu lösen und neue Anwendungsfelder zu erschließen.
