Das 3D-Druck-Unternehmen ExOne gab bekannt gemeinsam mit dem Automobilunternehmen Ford Motor Company das Material Aluminium 6061 für die Verarbeitung mit einem 3D-Drucker qualifiziert zu haben. Dabei setzte ExOne auf ein neuartiges 3D-Druckverfahren mit Binder-Jetting. Wir stellen die Arbeit beider Unternehmen vor.

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Je höher die Festigkeit einer Aluminiumlegierung, desto schwieriger ist es, Teile daraus zu formen. Rick Lucas, ExOne Chief Technology Officer und VP, New Markets, erklärt laut einer Pressemitteilung, dass seit Jahren die Skepsis besteht, dass Binder-Jetting-3D-Druckverfahren und Selektives Lasersintern (SLS) von Aluminium überhaupt möglich ist. Das 3D-Druck-Unternehmen ExOne konnte Aluminium-6061 nun gemeinsam mit Ford für den 3D-Druck qualifizieren.

Details zur Qualifizierung

Bei der Qualifizierung half ein neues zum Patent angemeldetes Verfahren für den 3D-Druck und das Sintern von Bindemittelstrahlen. Die Aluminiumgegenstände weisen beim Sintern physikalische Eigenschaften auf, vergleichbar mit Druckgussbauteilen. Die Errungenschaft wird ohne übermäßiges Flüssigphasensintern erreicht, was zum Schmelzen und Verformen führt.

Das neue Verfahren liefert schnelle und wiederholbare Ergebnisse bei einer Dichte von 99% und mit Druckguss vergleichbaren Materialeigenschaften. Gerade im Automobilsektor sehen viele Hersteller das Material als geeignet für leichte und kostengünstige Endverbrauchsteile an. Das bezieht sich jedoch auf Gusslegierungen wie AlSi10Mg und Aluminium F357. Viele konzentrierten sich bei Metallen auf Titan und Nickellegierungen. Im Forschungsprojekt „CustoMat_3D“ soll eine neuartige Aluminiumlegierung für 3D-gedruckte Objekte besseren Aufprallschutz für Autos bieten.

3D-gedrucktes Motorblock-Modell
Das 3D-gedruckte Motorblock-Modell zeigt die hohe Auflösung und geometrische Kontrolle, die mit Aluminium 6061 mit dem neuen Verfahren erreicht werden kann (Bild © ExOne).

Die Arbeit mit Aluminium

Aluminium ist schwer zu schweißen, da Aluminiumlegierungen einen breiten Erstarrungsbereich aufweisen. Das Laser-Pulverbettschmelz-Verfahren (L-PBF) führt dabei zu großen Rissen mit säulenförmigen Körnern und Rissen, die über Schichten verteilt auftreten.

Harold Sears, technischer Leiter von Ford für additive Fertigung, erklärte:

„Dies ist ein Durchbruch bei der Herstellung von 3D-gedruckten und gesinterten Teilen für die Autoindustrie. Während sich der 3D-Druckprozess stark vom Stanzen von Karosserieteilen unterscheidet, verstehen wir das Verhalten von Aluminium heute besser und seinen Wert in leichten Fahrzeugen. Der Hochgeschwindigkeits-Aluminium-3D-Druck ebnet den Weg für andere Möglichkeiten, die wir uns gerade ansehen, da komplexe Teile mit Aluminium hergestellt werden können, die zuvor nicht möglich waren.“

Die Zusammenarbeit zwischen Ford und ExOne besteht bereits seit einigen Jahren. Vor zwei Jahren begannen die Unternehmen, Bindemittelstrahlen auf Aluminiumteile aufzubringen. Ford führte die endgültigen Material- und Wiederholbarkeitstests durch. Nun untersuchen die Unternehmen die besten Möglichkeiten für den Aluminium-3D-Druck. Über die weitere Entwicklung in diesem Bereich berichten wir auch in Zukunft im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

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