High Performance Materials - Prozesse und Produkte für den industriellen 3D-Druck in Metall

Teilthema: Pulverbewertung und neue Analytik

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FuE-Projektförderung der Sächsischen Aufbaubank

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Die Additive Fertigung bietet hervorragende Möglichkeiten zur Entwicklung und Optimierung von Produkten mit sehr hohen Freiheitsgraden im Design, bei gleichzeitiger Einsparung von Ressourcen. Um das volle Potential dieses innovativen Fertigungsprozesses nutzbar zu machen, müssen optimierte Materialien entwickelt werden, um den Grenzen der auf konventionelle Verfahren ausgelegten Werkstoffe zu entkommen.

Ziel des Vorhabens HiPer-AM ist die Entwicklung von industriellen, produktionsfähigen Prozessen auf dem Gebiet des 3D-Druckes von Metallteilen (spezifischer : Bauteilfertigung mittels DMLS Direct Metal Laser Sintering, also im schichtweisen, lasergestützen Pulverbettverfahren), die nach Abschluss des Vorhabens als vollständig qualitäts- und anforderungsgerechte, produktionsreife Prozesse beim Antragsteller, bei Kunden oder Kooperationspartnern in die Serienfertigung überführt werden.

Werkstoffseitig ist das Projekt in 4 Schwerpunktthemen gegliedert:

  1. Hochwarmfeste Kupferwerkstoffe mit exzellenter thermischer und elektrischer Leitfähigkeit
  2. Hochwarmfeste Aluminiumwerkstoffe für den Einsatz im Antriebsstrang
  3. Hochfeste, schadenstolerante Aluminiumwerkstoffe für den crashrelevanten Strukturleichtbau
  4. Titanaluminide für den Hochtemperaturleichtbau

Übergeordnet über die o.g. Themen stellt die Pulveranalytik einen wichtigen Pfeiler der Werkstoffentwicklung dar. Die Eigenschaften der verwendeten Metallpulver spielen bei der Entwicklung neuer Materialien für die pulverbettbasierte Additive Fertigung auf vielen Prozessebenen eine entscheidende Rolle. Deshalb werden die Pulver sowohl der klassischen, normgerechten Pulveranalytik im akkreditierten Labor des Fraunhofer IFAM Dresden unterzogen, als auch mit zwei neuen Analysetechniken, die die Bestimmung prozessnäherer Kennwerte erlauben, untersucht. Hierbei handelt es sich um das Powder Rheometer FT4 (PR) von Freeman Technology und den Revolution Powder Analyser (RPA). Mit der Kombination der klassischen Pulveranalytik, der neuen Analysetechnik, der Quantifizierung des Prozessverhaltens und der Beurteilung der Endbauteilqualität wird die Basis gelegt, zukünftig Pulver exakter und reproduzierbarer hinsichtlich ihrer Eignung für pulverbettbasierte additive Fertigungsverfahren zu beurteilen und damit den Materialentwicklungsprozess für diese Verfahren entscheidend zu verkürzen.

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