Materialforschung: Forscher der Universität Kassel entwickeln Stahllegierung mit hoher Schadenstoleranz für den 3D-Druck

Der Werkstoffwissenschaftler Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf von der Universität Kassel hat eine neue Stahllegierung für den 3D-Druck entwickelt, die eine hohe Schadenstoleranz aufweist und so künftige gedruckte Produkte sowohl sicherer als auch zuverlässiger machen wird. Vor allem die Luft- und Raumfahrt aber auch die Automobilindustrie können von den spannenden Forschungsergebnissen profitieren. Wir stellen die Arbeit von Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf einmal genauer vor.

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Logo Universität KasselDie durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderte Emmy-Noether-Forschungsgruppe entwickelte die Legierung und den Prozess mit Kollegen der TU Bergakademie Freiberg. In der aktuellsten Ausgabe des angesehenen Forschungsjournals „Science Reports“ veröffentlichte die Ergebnisse der Forschungsarbeit, die wir im folgenden einmal vorstellen möchten.

Als Grundlage der neuen Entwicklung diente eine TRIP-Stahl-Legierung, die wegen ihrer besonderen Verformungsmechanismen hervorragende Standfestigkeit zeigen. Per Elektronenstrahl-Druck-Verfahren wurde die erforderliche Wärme erzeugt, die strategisch eingesetzt wurde, um die bislang oft problematische Unberechenbarkeit der Werkstoffeigenschaften zu vermeiden. Das Ergebnis resultierte in einer besseren inneren Materialstruktur im Endprodukt, was gegen plötzliche Brüche und andere eventuelle Schäden bewahrt. Eine internationale Forschergruppe gab im Dezember 2017 die Entwicklung einer neuen SLM 3D-Drucktechnik bekannt, mit der starke und dehnbare Edelstahlteile gedruckt werden können, worüber wir im letzten Monat berichteten.

Professor Dr. Thomas Niendorf
Professor Dr. Thomas Niendorf arbeitet im Rahmen seiner Forschungen auch mit dem Metall-3D-Druckverfahren (Bild © Universität Kassel)

Von der Stahllegierung werden Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf zufolge Anwendungen unter anderem in der Luft-, und Raumfahrt und Automobiltechnik, den aktuellen Treibern hinter der technologischen Entwicklung des 3D-Drucks erheblich profitieren. Der Metall-3D-Druck werde auf dieser Basis neue Bereiche erschließen. Hier nannte er vor allem komplexe kleine Bauteile, die mit dem additiven Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Im Metall-3D-Druck sieht Niendorf ebenfalls ein enormes Potenzial für die Wirtschaft Deutschlands.

Zur Zeit wird der metallische 3D-Druck von Titanlegierungen beherrscht. Gegenüber den Titanprodukten sind bei Stahlprodukten, die mit dem neuen Verfahren gefertigt werden, keine aufwendige Nachbearbeitung erforderlich und führe zu einer deutlich kostengünstigeren Herstellung.

Seit drei Jahren hat Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf seine Professur für Metallische Werkstoffe an der Universität Kassel. In der additiven Fertigung dient seine Forschung dem Herstellungsprozess, der Mikrostruktur, den mechanischen Eigenschaften und der Schädigungsentwicklung von Objekten, die per 3D-Drucker hergestellt wurden. Bei Neuigkeiten zu diesem Thema berichten wir auch in Zukunft im 3D-grenzenlos Magazin und unserem kostenlosen 3D-Drucker-Newsletter (jetzt anmelden).

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