Die in Dachau ansässige Bayerische Metallwerke GmbH (Wolfram Industrie) hat ein Fertigungsverfahren für die Wolframlegierungen WNiFe und WNiCu entwickelt und patentieren lassen. Das Verfahren soll auch für komplexe Teile aus dem Additive Manufacturing einsetzbar sein. Wir stellen es vor.

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Die Bayerische Metallwerke GmbH (Wolfram Industrie) mit Sitz in der bayerischen Stadt Dachau hat ein neues Herstellungsverfahren für die Wolframlegierungen WNiFe und WNiCu entwickelt und patentiert. Dadurch lassen sich die Effizienz und Langlebigkeit der Bauteile steigern, aber auch komplexe Teile erstellen, deren Geometrien mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht erreichbar sind, heißt es in einer Pressemitteilung des Unternehmens, die schon im Mai dieses Jahres veröffentlicht wurde.

Das Verfahren ermöglicht neue Bearbeitungstechniken mit Wolfram

WNiFe und WNiCu werden wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit gegenüber Metallschmelzen und ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit bevorzugt. Insbesondere im Werkzeugbau und zur Abschirmung von Alpha- und Gammastrahlung ist das Schwermetall mit seiner hohen Dichte unverzichtbar. Wolfram hat jedoch den höchsten Schmelzpunkt (ca. 3.400 °C) aller chemischen Elemente und eine Mohs-Härte von 7,5, was die Verarbeitung sehr erschwert. Präzise und gekrümmte Formen aus Wolframmetall sind aufgrund des hohen Schmelzpunktes unmöglich.

Um Wolfram für Bauteile mit komplexen Geometrien nutzbar zu machen, wurde bisher mangels Alternative nur ein Mischpulver verwendet. Der Hauptnachteil solcher Mischungen ergibt sich jedoch aus den unterschiedlichen Siedepunkten von Wolfram und Nickel (2.700 °C) und Eisen (3.000 °C) – ein Großteil der beiden Zusatzstoffe verdampft also unkontrolliert während des Schmelzprozesses.

Durch die Vorlegierung im neuen Verfahren werden jedoch alle drei Elemente als mehrphasiger Werkstoff in jedem einzelnen Pulverpartikel vereint, so dass deren Zusammensetzung und Verteilung im Endprodukt genau kontrolliert werden kann und kein Verlust der Bindemetalle erfolgt.

Kornentwicklung von Wolfram
Um die Verwendung von Wolfram auch für anspruchsvollere Geometrien zu ermöglichen, hat die Bayerische Metallwerke GmbH ein neues Herstellungsverfahren für eine Wolframlegierung entwickelt und Anfang 2021 patentieren lassen. Es soll sich auch für die additive Fertigung einsetzen lassen (Bild © Gesellschaft für Wolfram Industrie mbH).

Wolframlegierung in Pulverform auch für den 3D-Druck geeignet

Nach den gängigen standardisierten Varianten kann die neue Legierung mit bis zu 98,5 % (Gewicht) Wolfram hergestellt werden. Dadurch wird eine Dichte des Endproduktes von bis zu 18,8 g/cm3 erreicht, die für Anwendungen in der Aluminiumindustrie, im Werkzeugbau sowie zur Alpha- und Gammastrahlenabschirmung wünschenswert ist.

Je höher der Wolframanteil im Endprodukt, desto beständiger ist es und desto besser ist seine Wärmeleitfähigkeit. Die Zusammensetzung kann daher immer an den konkreten Anwendungsfall und die jeweilige Komplexität der Form angepasst werden.

Während des Zerkleinerungsprozesses kann auch das Fließverhalten und die Korngröße des Pulvers zwischen 10 µm und 200 µm bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Legierung auch individuell für weitere Verarbeitungsarten wie Plasmabeschichtung oder den industriellen 3D-Druck vorbereitet werden. Mehr News zur additiven Fertigung gibt es täglich im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

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