Höherer Verschleißfestigkeit und Härte: US-Forscher zeigen neues 3D-Druckverfahren für Metall-Glaslegierungen

Materialforscher der North Carolina State University in den USA haben ein 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem sich metallische Glaslegierungen mit einer größeren Dicke als bei konventionellen Verfahren herstellen lassen. Die Herstellung dieser s.g. amorphen Metalle für Objekte von mehreren Zentimetern Dicke gilt bisher als kompliziert. Mit der neuen 3D-Drucktechnik könnte sich dies ändern.

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An der North Carolina State University gelang es Materialforschern, eine 3D-Drucktechnik zu entwickeln, mit der metallische Glaslegierungen in großen Mengen additiv hergestellt werden können. Die Entwicklung könnte die Effizienz von Elektromotoren verbessern, zu stärkeren Materialien und Strukturen führen. Das Material wird traditionell in kleinen Mengen hergestellt und als amorphes Metall bezeichnet. Eine Produktion in großen Mengen gilt bisher als kompliziert.

Gegenüber dem Großteil anderer Metalle verfügen metallische Glaslegierungen über keine kristalline Struktur. Wie Zyanab Mahbooba, Doktorand an der North Carolina State University und Erstautor der Forschungsarbeit, in einem Bericht auf „The Engineer“ erklärte, zeige die amorphe Struktur außergewöhnlich wünschenswerte Eigenschaften auf.

Zur Herstellung metallischer Glaslegierungen ist eine schnelle Abkühlung des Metalls erforderlich. Traditionelle Fertigungstechniken können nur Gussteile aus der amorphen Legierung mit wenigen Millimetern Dicke herstellen. Laut Mahbooba sei es mit dem neuen Verfahren gelungen eine amorphe Eisenlegierung zu fertigen, die 15-mal größer sei als kritische Gussteilstärke.

Amorphes Metallobjekt aus 3D-Drucker
Amorphes Metallobjekt: Die US-Forscher haben Metall-Glaslegierungen mit Hilfe von 3D-Druckern in großen Stückzahlen hergestellt (Bild © Zaynab Mahbooba).

Per direkten Metall-Laser-Sintern wird bei dem Verfahren ein Bett aus einer Eisenbasislegierung in Pulverform mittels Laser geschmolzen. Das Druckbett wird nach jedem Durchgang um 20 Mikrometer abgesenkt und eine neue Pulverschicht aufgetragen.

Im Rahmen des Konzepts wird das Metallpulver in derart kleinen Mengen und Flächen aufgetragen, dass eine schnelle Kühlung des Materials möglich ist, damit die gewünschte amorphe Struktur entsteht. Bis zur Marktreife der 3D-Drucktechnik für die Herstellung metallischer Glaslegierungen in großen Mengen sind noch weitere Experimente erforderlich.

Im Bereich der additiven Fertigung haben Materialforscher zuletzt eine Neuerung vorgestellt. Forscher der Universität Kassel gaben kürzlich die Entwicklung einer Stahllegierung mit hoher Schadenstoleranz bekannt, die sich auch für 3D-Drucker einsetzen lassen. Ebenfalls deutscher Forscher vom Fraunhofer IFAM haben ein metallisches Material für den FFF-3D-Druck entwickelt. Und Forscher der SKZ Würzburg forschen am 3D-Druck von Hart-Weich-Verbunden, um die additive Herstellung von Mehrkomponentenbauteilen zu erforschen. Alle Neuigkeiten zu den Materialforschungen im 3D-Druck erhalten Sie auch in Zukunft in unserem kostenlosen Newsletter.

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