Additive Fertigung großer Prototypen oder komplexer Sonderwerkzeuge: Forscher vom Fraunhofer IKTS adaptieren FFF-3D-Druckverfahren für die Verwendung von Hartmetallen

Ein deutsches Forscherteam des Fraunhofer IKTS adaptierte das 3D-Druckverfahren Fused Filament Fabrication (FFF) auf Hartmetalle. Von der Entwicklung werden alle Anforderungen für den Einsatz in Bearbeitungswerkzeugen erfüllt, heißt es in einer Pressemitteilung des Fraunhofer-Instituts.

Hartmetalle setzen sich aus den Metallbindern Nickel oder Cobalt und dem Hartstoff Wolframcarbid zusammen. Mit diesen Materialien wurden bisher Schneid-, Bohr-, Press- und Stanzwerkzeuge extrudiert, spritzgegossen oder über uniaxiales beziehungsweise kaltisostatisches Pulverpressen hergestellt. Laut der oben genannten Pressemtteilung lassen sich komplexe oder spezifische Designs damit nur extrem schwer oder gar nicht realisieren.

Das adaptierte FFF-3D-Druckverfahren im Detail

Der moderne 3D-Pulverdruck (Binder Jetting) und der thermoplastische 3D-Druck (3DTP) konnten von der IKTS schon erfolgreich mit ausgewählten Hartmetallen verwendet werden. Das Verfahren ist jedoch bei der Bauteilgröße begrenzt. Das adaptive Fertigungsverfahren FFF ist vom ITKS erst einmal auf Keramiken und Verbundwerkstoffen übertragen worden.

Wie Dr. Tassilo Moritz, der ITKS-Formgebungsexperte, in der Mitteilung des IKTS erläuterte, eröffnen sich durch das materialeffiziente FFF aber ebenfalls für Hartmetalle interessante Möglichkeiten zur Fertigung großer, komplexer Prototypen oder Sonderwerkzeugen. Das Fraunhofer IKTS entwickelte 2016 ein Hartmetall-Werkzeug mit anpassbaren Eigenschaften aus dem 3D-Drucker.

Die Filamente lassen sich als Halbzeug in Standarddruckern einsetzen und erlauben es erstmals, Hartmetalle mit einem sehr niedrigen Bindergehalt von nur acht Prozent und mit feinsten Korngrößen unter 0,8 Mikrometern zu extrem harten Bauteilen mit 1700 HV10 zu verdrucken, erklärte Dr. Johannes Pötschke, der am IKTS die Gruppe Hartmetalle und Cermets leitet. Ihre Entwicklung werden die Forscher ab Montag auf der Messe EuroPM2018 im spanischen Bilbao präsentieren. Mehr über diese und weitere Entwicklungen des Fraunhofer-Instituts zum 3D-Druck bietet auch unser kostenloser 3D-Druck-Newsletter (hier abonnieren).