Neues Verfahren für 3D-Druck von Metallen

  • 12. October 2017

Ziel ist die Integration der metallischen „Fused Fila­ment Fabri­ca­tion“ in eine proto­typische Ferti­gungs­linie.

Das Schmelzschichtverfahren „Fused Filament Fabrication“, kurz FFF, ist als Ver­fahren für die gene­rative Ferti­gung von Kunst­stoff­bau­teilen bereits etab­liert und im indus­tri­ellen wie auch im privaten Bereich in der breiten Anwen­dung. Nun wurde das Ver­fahren am Fraun­hofer-Institut für Ferti­gungs­technik und ange­wandte Material­forschung in Dresden für ein deut­lich größeres Anwen­dungs­spektrum erweitert, indem die Werk­stoff­palette für metal­lische Bau­teile erschlossen wurde.

Flügelrad

Abb.: Gedrucktes Flügelrad aus Edel­stahl. (Bild: Fh.-IFAM)

Mit dieser entscheidenden Weiterentwicklung kann das Institut sein lang­jähriges Know­how im Bereich der Pulver­metal­lurgie in ein bekanntes Ver­fahren ein­bringen und so erprobte Prozesse mit neuen Werk­stoffen kombi­nieren. Hier kommt besonders die Exper­tise der Forscher in den Bereichen Metall­spritz­guss und pasten­basierte Metall­pulver­systeme zum Tragen.

Bei der metallischen Fused Filament Fabrication werden metal­lische Bau­teile in einem zwei­stufigen Ver­fahren zuerst gedruckt und danach in einem Sinter­prozess final ver­festigt. Im Gegen­satz zu anderen F&E-Einrich­tungen bietet das Fraunhofer-IFAM dem Kunden die komplette Prozess­kette von der Fila­ment­her­stel­lung über den Druck bis hin zur Sinte­rung und Bau­teil­charak­teri­sierung. Zusätz­lich können auch Grün- und Sinter­teile am Institut bear­beitet werden.

Derzeit stellen die Forscher hauptsächlich Bauteile aus Edel­stahl 316L her, das Ver­fahren eignet sich jedoch für alle sinter­baren Metalle. Um die Mög­lich­keiten für die indus­trie­nahe Forschung zur Bau­teil­ent­wick­lung weiter aus­zu­bauen, wird nun bereits der dritte Drucker mit hoher Prozess­sicher­heit und Präzi­sion für die Arbeiten am Institut beschafft. Die günstige Anlagen­technik erleich­tert die Weiter­ent­wick­lung des Ver­fahrens zur Kommer­ziali­sierung mit dem Ziel einer niedrig­prei­sigen Ferti­gungs­linie von Bau­teilen in Industrie­qualität. Das Fraun­hofer-IFAM arbeitet hier mit nam­haften Industrie­partnern zusammen. Mit der Betei­ligung im SAB-Verbund­projekt „Addi­tive Manu­fac­tu­ring Complete and Compact Line“ wird die Inte­gra­tion der Fused Fila­ment Fabri­ca­tion für Metalle in eine inno­va­tive proto­typische Ferti­gungs­linie weiter voran­ge­trieben.

Mit dem neuartigen Verfahren hat das Fraunhofer-IFAM seine Kompe­tenz im Bereich der addi­tiven Ferti­gung weiter aus­ge­baut. So stehen dem Kunden zusätz­lich weitere addi­tive Techno­lo­gien wie selek­tives Elek­tronen­strahl­schmelzen, drei­dimen­sio­naler Sieb­druck und drei­dimen­sio­naler Schablonen­druck zur Ver­fügung, um die pass­genaue Lösung für seine Frage­stellung zu finden.

FG / RK

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