Neues aus der Materialforschung: Fraunhofer IFAM entwickelt metallisches Material für 3D-Druck Fused Filament Fabrication

 12. Oktober 2017  Andreas Krämer  

Dem Fraunhofer IFAM in Dresden gelang es, das 3D-Druckverfahren Fused Filament Fabrication (FFF) um ein Material zu erweitern. Um welches Material es sich dabei genau handelt, erfahren Sie in diesem Beitrag.

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Das 3D-Druckverfahren Fused Filament Fabrication (FFF) wurde vom Fraunhofer IFAM  mit Metall um ein Material erweitert. Bisher kommt FFF vor allem bei der generativen Fertigung von Kunststoffbauteilen zum Einsatz. Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden konnte dieses Verfahren einer Pressemitteilung zufolge jetzt um ein deutlich größeres Anwendungsspektrum erweitern – durch eine Erschließung der Werkstoffpalette für metallische Bauteile.

Das Institut kombinierte bei dieser Weiterentwicklung das eigene langjährige Fachwissen in der Pulvermetallurgie mit einem bekannten Verfahren und erprobte Prozesse mit neuen Werkstoffen. Vor allem die Erfahrungswerte in den Bereichen Metallspritzguss (MIM) und pastenbasierte Metallpulversysteme wurden eingebracht. Die metallische Fused Filament Fabrication fertigt metallische Bauteile in einem zweistufigen Verfahren.

Gedrucktes Flügelrad aus Edelstahl.
Aus Edelstahl gedrucktes Flügelrad (Bild © Fraunhofer IFAM).

Im ersten Schritt werden die Metallteile gedruckt und anschließend in einem Sinterprozess endgültig verfestigt. Ein Forscherteam des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) entwickelte ein neues 3D-Metalldruckverfahren, welches semi-flüssige Metalle statt Metallpulver als Druckmaterial verwendet, worüber wir im April dieses Jahres berichteten.

Das Fraunhofer IFAM Dresden bietet seinen Kunden die vollständige Prozesskette, die von der Filamentherstellung über den 3D-Druck bis zur Sinterung und Bauteilcharakterisierung reicht. Grün- und Sinterteile lassen sich am Institut ebenfalls bearbeiten. Zur Zeit werden vorwiegend Bauteile aus Edelstahl 316L hergestellt, jedoch sei das Verfahren für alle sinterbaren Metalle geeignet.

Gedrucktes Gefäß aus 316L.
Größenvergleich zwischen einer Büroklammer und einem 3D-gedruckten Gefäß aus 316L (Bild © Fraunhofer IFAM).

Der dritte 3D-Drucker wird mittlerweile beschafft, mit dem Ziel, die industrienahe Forschung zur Bauteilentwicklung weiter auszubauen. Die kostengünstige Anlagentechnik vereinfacht die Weiterentwicklung des metallischen FFF-Verfahrens zur Kommerzialisierung und dem Bestreben einer niedrigpreisigen Fertigungslinie in Industriequalität. Bei der Weiterentwicklung des Verfahrens arbeitet das Fraunhofer IFAM mit bekannten Industriepartnern zusammen. Die Beteiligung im SAB-Verbundprojekt „AMCC-Line“ (Additive Manufacturing Complete and Compact) sorgt für eine Forcierung der Integration des FFF für Metalle in eine prototypische Fertigungslinie. Ebenfalls vom Fraunhofer IFAM stammt ein innovatives 3D-Metalldruckverfahren zur Massenfertigung von Kleinteilen.

Die Kunden können beim IFAM weitere 3D-Druck Technologien wie Selektives Elektronenstrahlschmelzen, dreidimensionaler Siebdruck und dreidimensionaler Schablonendruck für ihre Zwecke nutzen.

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