Das 3D-Druck-Unternehmen MELD Manufacturing wird mit Unterstützung der Virginia Tech an der Verbesserung seiner Additive Friction Stir Deposition-Technologie arbeiten. Die Forscher untersuchen mögliche neue Anwendungen mit magnetischen Materialien, metallischem Glas und die Entwicklung von Formgedächtnismaterialien. Mit dem Verfahren sollen additiv gefertigte Metallbauteile nahezu ohne Größenbeschränkungen möglich sein.

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Das 3D-Druck-Unternehmen MELD Manufacturing aus den USA wird gemeinsam mit der Hochschule Virgina Tech sein Additive Friction Stir Deposition-3D-Druckverfahren weiterentwickeln. Vor zwei Jahren hatten wir darüber berichtet, wie MELD Manufacturing mit seiner 3D-Druck-Technologie Metallteile mit mehr als 1,4 Metern Durchmesser herstellt. Seit der Erfindung des großformatigen Metall-3D-Druckverfahrens hat MELD Manufacturing auch darauf basierende 3D-Drucker entwickelt. Die Yu-Forschungsgruppe vom Materialwissenschafts- und Ingenieurlabor der Virginia Tech erforscht laut einer Mitteilung der Viginia Tech die Technologie nun in akademischer Funktion.

Details zur Zusammenarbeit

Die Forschungsinteressen der Virginia Tech umfassen Prozessgrundlagen wie Temperatur, Materialfluss und -Verzerrung, dynamische Phasen und Mikrostrukturentwicklung sowie das Design und die Herstellung heterostrukturierter Materialien. Die Forscher untersuchen mögliche neue Anwendungen mit magnetischen Materialien, metallischem Glas und die Entwicklung von Formgedächtnismaterialien.

Nanci Hardwick, CEO und Gründer von MELD Manufacturing, erklärt:

„Wir haben eine primäre Beziehung zur Materialwissenschaftsabteilung. Und sie sind so wichtig für uns, weil sie über Fachwissen verfügen. Sie haben eine unserer Maschinen und erstklassige Charakterisierungsgeräte. Da es sich um einen neuen Prozess handelt, müssen unsere Kunden viele Informationen über das Material haben, das wir drucken, und Virginia Tech hilft uns dabei, diese Informationen zu erhalten.“

Additive Friction Stir Deposition

Großes Metallbauteil und Verantwortliche von MELD
Großbauteile, die wie in diesem Fall mit dem Material Aluminium 6061 hergestellt werden, sind sehr gefragt (Bild © MELD).

Bei der Additive Friction Stir Deposition wird das Druckmaterial in Form eines massiven Vorschubstabs durch ein hohles rotierendes Werkzeug geschoben. Kommt der Vorschubstab mit dem darunter liegenden Substrat in Kontakt, beginnt er zu schmieren und durch die Reibung am Substrat zu haften. Er verformt sich plastisch, aber schmilzt niemals. Das sich schnell drehende rotierende Werkzeug erhitzt das Material und macht es formbar, wodurch eine starke plastische Verformung stattfinden kann. Ist die erste Schicht aufgetragen, wird die Vorschubstange angehoben und wieder nach unten gedrückt, um die nächste Schicht zu drucken, bis das 3D-gedruckte Teil fertig ist.

Das Verfahren kann mit Aluminium, Titan, Stahl, Superlegierungen auf Nickelbasis und anderen Metallen eingesetzt werden. Die Additive Friction Stir Deposition profitiert von der Festkörpernatur im Vergleich zum herkömmlichen laserbasierten 3D-Druck von geringeren Eigenspannungen sowie einem deutlich geringeren Energiebedarf. Der einstufige Prozess erspart den Anwendern langwierige Nachbearbeitungsabläufe wie Sintern oder heißisostatisches Pressen (HIP) zur Verbesserung der Teilequalität.

Dass die Additive Friction Stir Deposition große Metallteile laut MELD in noch nie da gewesenem Maßstab herstellen kann, liegt daran, dass die Technologie nicht auf kleine Pulverbetten oder Vakuumsysteme beschränkt ist. Der Prozess ist unter offener Atmosphäre und nicht durch Betriebsumgebungen oder Materialoberflächenbedingungen eingeschränkt.

Hardwick fügt hinzu:

„Wir können große Teile mit unserem 3D-Druckverfahren herstellen, die früher nur geschmiedet werden konnten. Außerdem können wir Legierungen herstellen, die mit anderen 3D-Drucktechnologien einfach nicht druckbar sind. Größenbeschränkungen sind mit unserer skalierbaren Technologie überflüssig.“

Großformat-Metall-3D-Druck mit der Additive Friction Stir Deposition-Technologie

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