Semi-flüssige Materialien: US-Forscher am LLNL entwickeln neues 3D-Metalldruckverfahren

Das Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hat ein neues 3D-Metalldruckverfahren entwickelt, das mit semi-flüssigen Metallen arbeitet anstatt von Metallpulver. Das revolutionäre Verfahren soll die Unzulänglichkeiten heutiger Methoden auf Grundlage von Metallpulvern optimieren.

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Wie Andy Pascall, Ingenieur am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) erklärte, kann man mit dem neuen 3D-Druckverfahren selbsttragende Strukturen herstellen und dies gab es bislang nicht, so Pascall. Klassische pulverbasierte Druckmethoden wie Selective Laser Melting haben den Nachteil, dass Lücken und andere Fehler im Metall entstehen können.

Das Forscherteam setzte gemeinsam mit dem Worchester Polytechnic Institute, einer Privatuniversität aus Worcester, Massachusetts, auf eine völlig neue Idee. Statt Metallpulver einzusetzen wurden semi-flüssige Metalle gewählt, die aus einer Düse extrudiert werden. Wenn sich das Metall nicht bewegt, hat es eine feste Form und in Bewegung verhält es sich wie eine Flüssigkeit.

Luke Thornley vom LLNL
Luke Thornley vom LLNL steht vor dem 3D-Drucker, der mit dem neuen 3D-Metalldruckverfahren arbeitet (Bild © LLNL)

Die metallische Legierung wird so lange erhitzt, bis sie den semi-flüssigen Zustand erreicht hat und gelangt als pastenartiges Material durch die Düse. Nachdem das Material den Ruhezustand erreicht hat, kommt es zur Verklumpung der Partikel und Aushärtung. Das Metall verhält sich wieder wie eine Paste, sobald die Partikel bewegt werden.

Bei den Tests wurde eine Wismut-Zinn-Legierung gewählt, die über ein Schmelzpunkt von weniger als 300 Grad Celsius aufwies und vielversprechende Ergebnisse lieferte. Der Extrudierungsprozess konnte sehr genau gesteuert werden, das selbsttragende Strukturen überhaupt erst möglich machte.

Die Forschungsarbeit befindet sich noch am Anfang. Demnächst sollen andere Metalle wie Aluminiumlegierungen erprobt werden, die für konkrete Anwendungen eher geeignet sind. Eine Herausforderung seien jedoch die höheren Schmelzpunkte, so Pascall. Über alle Neuigkeiten zu dem Verfahren berichten wir wie gewohnt auf 3D-grenzenlos und in unserem kostenlosen 3D-Druck-Newsletter.

Weitere interessante Forschungen: Im Oktober 2016 zeigten britische Forscher einen 3D-Metalldrucker, der bald auf der ISS zum Einsatz kommen soll und US-Forscher konnten im vergangenen April erfolgreich einen Wärmetauscher per 3D-Metalldruck herstellen. Der US-Technologiekonzern Apple setzt ebenfalls auf den metallischen 3D-Druck und reichte im April 2016 ein Patent für ein innovatives 3D-Metallldruckverfahren ein und Siemens investierte zweistellige Millionensummen in den 3D-Metalldruck.

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