Metalldruck wird billiger

Ein neues Verfahren für 3D-Druck mit Metallen wird an der Uni Rostock entwickelt. Das in Anlehnung an das Schmelzschichten von Kunststoffen arbeitende Verfahren verspricht deutlich kostengünstigere Produktion als mit den bisherigen, laserbasierten Anlagen.

15. Dezember 2015

Additive Fertigung mit Metallen ist derzeit immer mehr gefragt, könnte aber bei günstigeren Kosten vielleicht noch stärker florieren. An einem vielversprechenden neuen Verfahren arbeitet derzeit an der Universität Rostock der Nachwuchswissenschaftlers Clemens Lieberwirth am Lehrstuhl für Fluidtechnik und Mikrofluidtechnik unter der Leitung von Professor Hermann Seitz. Im Rahmen einer Masterarbeit zum Thema 3D-Druck erprobt der 25-jährige Maschinenbauer, wie sich 3D-Druck mit Metallen in Anlehnung an das bei Kunststoffen verbreitete Schmelzschichten (Fused Deposition Modeling) ausführen lässt. Beim Selektiven Lasersintern oder Laserschmelzen mit Metallen wird dagegen ein pulverförmiger Werkstoff mit einem Laserkopf aufgeschmolzen beziehungsweise gesintert.

Lieberwirth arbeitet nun mit einem Druckkopf, der ein Granulat aus Kunststoff und Metallpulver verarbeitet. Dieser Kopf ist auf einen umgebauten Drucker montiert. Aus dem Granulat produziert der Drucker Rohlinge, die anschließend in einem Ofen gesintert werden. Bei der Erhitzung bleiben die Temperaturen knapp unter der Schmelztemperatur des Metalls. Dadurch wird der Kunststoff herausgelöst, und die Metallteilchen verbinden sich. Die Entwicklung des Materialmixes übernimmt der Kooperationspartner Bernhardt Kunststoffverarbeitung, der Werkstoffe für 3D-Druck produziert. Das Sintern der Teile ist relativ kostengünstig in einem üblichen Industrieofen durchführbar.

„Schon die ersten Untersuchungen zeigten, dass die auf diese Weise gefertigten Teile über sehr gute Festigkeitseigenschaften verfügen und sich beispielsweise durch Fräsen oder Drehen bestens nachbearbeiten lassen“, fasst Clemens Lieberwirth die Erfolge seiner bisherigen Forschungsarbeiten zusammen. Anders als bei dem schon auf dem Markt befindlichen laserbasierten 3D-Druckern können sogar hohle Bauteile mit innerer Stützstruktur produziert werden.

„3D-Druck-Verfahren werden verstärkt als Fertigungsmethode im industriellen Umfeld eingesetzt“, dessen ist sich Professor Seitz sicher. Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten sind zum Beispiel in der Fahrzeugtechnik und der Luft- und Raumfahrtindustrie möglich. Viele Ersatzteile könnten kostengünstig und ohne Lagerhaltung produziert werden. Die Forschungsarbeiten sind mittlerweile so weit fortgeschritten, dass Lieberwirth neben seiner Promotion bereits eine Ausgründung plant. Ein erste Schritt dafür ist getan: Das Verfahren ist als „Composite-Extrusion-Modeling-Verfahren“ zum Patent angemeldet.