Mit einem neuartigen Verfahren von Forschern der Universität des Saarlandes werden komplizierte Bauteile aus hochbelastbaren, aber leichten Metallen auf ein Tausendstel Millimeter geformt. Das berührungslose Verfahren kombiniert 3D-Druck und elektrochemisches Abtragen. Das Verfahren soll Endanwendungsteilen aus Sektoren wie der Luft– und Raumfahrt oder der Automobilindustrie zugutekommen, wie die Universität des Saarlandes in einer Pressemitteilung berichtet.
3D-Druck von Metall in der Industrie
Teile aus Metall müssen in der Industrie hohe Anforderungen erfüllen. Flugzeug-, Auto- und Raketentriebwerke bestehen normalerweise aus mehreren Teilen, die zusammengebaut hohen Belastungen standhalten sollen. Der Konstruktionsprozess lässt sich mithilfe von 3D-Druck vereinfachen. Die Anzahl der Komponenten eines Teiles kann reduziert oder die Komplexität erhöht werden. Oft erreichen die Teile aber nicht die mechanischen Eigenschaften eines herkömmlich entstandenen Teils, besonders was die Maßgenauigkeit betrifft. Vor drei Jahren haben wir das F-Scanner Inline-Messsystem vorgestellt, das Verschmutzungen auf 3D-gedruckten Metallbauteilen erkennt.
Um härtesten Belastungen standzuhalten, müssen die Teile perfekt ineinanderpassen. Da kommt es auf jeden Millimeter an. Der 3D-Druck ermöglicht Bauteile mit den kompliziertesten Geometrien. Für höchste Ansprüche sind den Forschern zufolge Schicht-für-Schicht-Prozesse oft nicht ausreichend.
Das berührungslose Verfahren
Das Verfahren aus dem Saarland soll dabei helfen, die Bauteile zu veredeln und sie auf ein Tausendstel Millimeter genau anzupassen. Prof. Bähre erklärt, dass so damit auch hohe Stückzahlen wirtschaftlich produzierbar sind.
„Zwischen der Vorlage, der Kathode, und der Anode, dem zu bearbeitenden 3D-gedruckten Werkstück, fließt elektrischer Strom. Die stromleitende Flüssigkeit aus Wasser und Salz umspült das Objekt. Winzige Metallteilchen werden abgetragen. Die Metallionen lösen sich aus dem Werkstück und das hochpräzise Bauteil entsteht. Durch Stromimpulse und Schwingungen des Werkzeuges erreichen wir einen besonders gleichmäßigen Abtrag mit sehr glatten Oberflächen und hohen Genauigkeiten“, erläutert Bähre.
Die Forscher untersuchten unterschiedliche Metalle wie Aluminium, Titan oder Stahllegierungen. Sie erstellten zahlreiche 3D-Objekte und nahmen jeden einzelnen Schritt des Verfahrens unter die Lupe, um das Bestmögliche aus dem Prozess herauszuholen.
„Wir betrachten genau das Zusammenspiel der verschiedenen Parameter und ermitteln, wie der Fertigungsprozess idealerweise zusammengestellt ist“, erklärt der Ingenieur.
