Die U.S. Army hat dem Penn State College of Engineering 434.000 US-Dollar Forschungsgelder zur Verfügung gestellt, damit diese den 3D-Druck hochfester Legierungen erforschen. Das Team plant einen Ansatz basierend auf der Laser Directed Energy Deposition (L-DED)-3D-Druckverfahren.

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Die US Army unterstützt ein Forscherteam am Penn State College of Engineering mit 434.000 USD (365.000 EUR), um den 3D-Druck hochfester Legierungen zu erforschen und zu optimieren. Das Team wird laut einer Pressemitteilung mit Computermodellierungen an einem Ansatz arbeiten, der auf Laser Directed Energy Deposition (L-DED) basiert. Damit sollen robustere Metalle mit verbesserter Materialeffizienz gedruckt werden können.

Details zur Arbeit der Forscher

Hochwertiger Stahl macht viele Anwendungen in der Verteidigung möglich. Das reicht von „kleinen“ Anwendungen wie kugelsicheren Westen bis hin zu großen Anwendungen wie zum Beispiel den explosionssicheren Schutz für die Rümpfe von Schiffen der Marine. Hochleistungslegierungen zu verarbeiten ist jedoch schwierig.

Den Forschern zufolge ist hochwertiger Stahl anfällig für Risse und ist weniger schweißbar als herkömmliche Materialien. Das reduziert die Anwendungsmöglichkeiten im Verteidigungsbereich.

Amrita Basak, Assistenzprofessorin für Maschinenbau und Co-Hauptforscherin, sagt laut der Mitteilung:

„Diese Materialien sind eine völlig neue Klasse für die additive Fertigung. Was wir finden, kann der Forschungsgemeinschaft helfen, dies weiter zu verfolgen, und vielleicht wird die Armee neue Wege finden, diese Materialien zu verwenden, um ihre Mission voranzutreiben.“

Der geplante 3D-Druck-Prozess

Ein optimierter drahtgebundener Fertigungsprozess soll die Zahl der möglichen Anwendungen erhöhen. Statt mit Pulvern will das Team einen drahtbasierten Ansatz erarbeiten, der den Prozess kosteneffizienter macht und ebenso weniger Material benötigt.

Computermodelle werden dem Forscherteam dabei helfen, die Parameter des Prozesses zu testen und allenfalls anzupassen. Im Anschluss folgt die Simulation der Leistung der hergestellten Teile. Ist das beste Verfahren erst einmal gefunden, erproben die Ingenieure ihren Ansatz in der Praxis. Dabei setzen sie für die Fertigung großformatiger Testteile Maschinen der Penn State University. Die generierten Daten, die dabei entstehen, könnten sich auch für zukünftige Projekte des Militärs als nützlich erweisen.

Titanium-Teile aus 3D-Drucker
Titanium-Teile, die aus Pulver und einem Laser gedruckt werden, ermöglichen hochfeste, hitzebeständige Teile für militärische Zwecke (Bild © David McNally/U.S. Army/arl.army.mil)

3D-Druck im Militär

Das US Militär ist schon lange daran interessiert, den 3D-Druck stärker einzubringen. Im Army Research Laboratory des U.S. Army Combat Capabilities Development Command fertigen Wissenschaftler im Jahr 2019 in der Materialherstellung mit einem 3D-Drucker komplizierte Geometrien mit ultrahoher Festigkeit unter Verwendung einer neuen Stahllegierung. Doch nicht nur Metalle sind im Interesse des Militärs. Im Jahr 2018 patentierte die U.S. Army einen neuartigen Beton für den 3D-Druck. Weitere solcher Beispiele sind auch in der Kategorie „3D-Drucker in der US Army“ unseres Magazins nachzulesen. Mit einem Abonnement unseres Newsletters erhalten Sie alle Neuigkeiten zu diesen und anderen Themen aus der Welt des 3D-Drucks direkt in ihren Posteingang. Sie können den Newsletter hier abonnieren.

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