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Science
06/19/2019

TU Graz entwickelt Edelstahlpulver für 3D-Metalldruck

Das neue Pulver soll den Druck wesentlich beschleunigen und dabei helfen, Kosten zu sparen.

Der 3D-Metalldruck gilt in der Produktionstechnik als hochflexible Methode, die den Weg zu kürzeren Produktionszeiten, geringeren Kosten und weniger Produktionsfehlern öffnet. An der TU Graz wurde dazu ein Stahlpulver entwickelt, das die bisherige Zuhilfenahme stützender Strukturen für dieses Verfahren drastisch reduziert. Nun will man die Entwicklung zur Marktreife bringen.

Die schnelle Fertigung von Kleinserien nimmt eine immer wichtigere Rolle in der Produktion ein. Das Selektive Laserschmelzen (SLM) ist eine 3D-Metalldrucktechnologie, bei der das gewünschte Bauteil aus Metallpulver Schicht für Schicht mithilfe eines Lasers durch Mikroschweißprozesse aufgebaut wird. Durch den schichtweisen Aufbau können selbst hochkomplexe dreidimensionale Objekte erzeugt werden und Prototypen für Maschinen und Funktionsbauteile, Zahnkronen und Hüftimplantate oder auch Komponenten für Flugzeugtriebwerke entstehen.

Günstiger beim Druck

Viele Limitierungen konventioneller Herstellungsverfahren entfallen, allerdings müssen Formschrägen, die in Bezug auf die Aufbaurichtung einen Winkel größer als 45 Grad haben, durch Stützstrukturen abgestützt und am Ende manuell entfernt werden. Dieser Problematik hat sich Mateusz Skalon vom Institut für Werkstoffkunde, Fügetechnik und Umformtechnik der TU Graz gestellt.

Laut Mitteilung der TU Graz hat er die Partikeloberflächen von Metallpulvers aus 316L-Edelstahl modifiziert. Das elementare Silizium, das die 316L-Partikel bedeckt, verbessere die Benetzungsfähigkeiten des verflüssigten Metalls in Bezug auf die zuvor gedruckten Schichten. Das führe zu einer höheren Stabilität und ermögliche eine Reduzierung der stützenden Strukturen, die bisher bis zu 20 Prozent der gesamten Druckkosten ausmachten. "Pro Kilogramm Pulver können bis zu 114 Euro an Kosten eingespart werden", illustrierte Skalon den Forschungserfolg.

Spin-Off-Unternehmen geplant

Nun wird die Grazer Innovation von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG im Rahmen des österreichischen Spin-Off-Fellowship-Programms gefördert, damit aus den Forschern Unternehmer werden. "In den nächsten 16 Monaten werden wir das Pulver auf den gängigsten Laserschmelz-Anlagen testen. Darauf aufbauend wollen wir unmittelbar nach dem Fellowship eine Produktionsfirma in Österreich gründen, wo zugekauftes 316L-Edelstahlpulver modifiziert und vertrieben wird", schilderte Skalon die nächsten Schritte.

Die Zielgruppen seien Hersteller hochkomplexer Metallteile, Fertigungsunternehmen aus der Automobil-, Flugzeug- und Maschinenbaubranche sowie Forschungsinstitute, die sich mit additiven Fertigungsverfahren beschäftigen.