Metallverarbeitung:

Neues 3D-Druckverfahren fertigt Edelstahl mit höherer Bruchfestigkeit

Forschern des Lawrence Livermoore National Laboratory und weiterer weltweiter Forschungseinrichtungen gelang die Entwicklung eines neuartigen 3D-Druckverfahrens, das die Fertigung flexiblerer Edelstahlstrukturen ermöglicht. Dies sorgt für eine höhere Bruchfestigkeit des Materials.

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Logo Lawrence Livermore National LaboratoryForscher des Lawrence Livermoore National Laboratory (LLNL) und weiterer weltweiter Forschungseinrichtungen haben ein neues 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem gedruckte Edelstahlstrukturen flexibler werden und auf diese Weise an Bruchfestigkeit gewinnen. Über diese Forschungsarbeiten wird in der aktuellen Nature-Ausgabe berichtet, die Forschungsarbeit kann kostenpflichtig von der Webseite heruntergeladen werden.

Aktuell sind Edelstahlobjekte zwar per 3D-Druck realisierbar, doch sind diese spröder und poröser als Objekte aus dem gleichen Material, die im traditionellen Verfahren hergestellt werden.

Struktur des 316L Edelstahls.
Hier sehen Sie typische Mikrostrukturen des 316L Edelstahls (© Lawrence Livermoore National Laboratory).

Im 3D-Metalldruck wird meist das SLM-Verfahren eingesetzt, bei dem ein Metallpulver auf eine Schicht aufgetragen und im Anschluss durch einen Laser zu Edelstahl geschmolzen wird. Es folgen die nächsten Schichten, bis das fertige Objekt aus Edelstahl fertig ist. Im April berichteten wir bereits über das neue 3D-Metalldruckverfahren des LLNL, mit dem die Unzulänglichkeiten heutiger Methoden auf Basis von Metallpulvern optimiert werden sollen.

Das Forscherteam des LLNL fand jetzt eine Möglichkeit, die Mikrostruktur der Schmelze zu verändern. Hierbei entsteht beim 3D-Druck eine Zellstruktur, mit der Frakturen vermieden und die Flexibilität des Objekts erhöht werden soll. Wie die Wissenschaftler berichten, sollen die mit diesem Verfahren gedruckten Objekte eine bis zu dreifach höhere Belastbarkeit haben als klassisch gegossener Stahl. Mit dem neuen 3D-Druckverfahren könnten Werkstücke gedruckt werden, die bisher nicht realisierbar waren.

3D-gedrucktes Objekt aus 316L Edelstahl.
Dieser 3D-gedruckte Raketenantrieb aus 316L Edelstahl wurde bereits mit dem neuen Verfahren gefertigt (Bild © Lawrence Livermoore National Laboratory).

Denkbar wäre der Einsatz derartiger gedruckter hochfester und gleichzeitig flexibler Edelstahlobjekte in der Raumfahrt, Autoindustrie, Flugzeugindustrie oder Architektur. Das Fraunhofer IFAM konnte das 3D-Druckverfahren Fused Filament Fabrication (FFF) um ein metallisches Material erweitern, worüber wir Mitte Oktober 2017 in einem Beitrag berichteten.

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