Eine bei der Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) angefertigte Bachelorarbeit ging der Frage nach, ob und wie Hartmetalle gedruckt werden können. Sie wurde mit dem Innovationspreis 2024 der Forschungsvereinigung Neue Materialien e. V. ausgezeichnet.
Preisträger Vincent Müller mit von links Hans Rausch (Vorsitzender der Forschungsvereinigung Neue Materialen e.V), Prof. Holger Ruckdäschel (Geschäftsführer NMB), NMB-Betreuerin Dr. Haneen Daoud (Stellvertretende NMB-Bereichsleiterin Metalle) und UBT-Betreuer Dr. Tobias Rosnitschek
Bauteile aus Hartmetallen werden dort eingesetzt, wo extreme Verschleiß- und Abriebbedingungen herrschen, vor allem im Werkzeugbau. Die Herstellung solcher Hartmetallkomponenten mit herkömmlichen Fertigungsverfahren ist teuer, da die Bearbeitung dieser Werkstoffe aufwändig ist; ein weiterer Nachteil besteht darin, dass insbesondere Kühlkanäle im Inneren der Werkzeugstruktur, die für die Temperierung sehr wichtig sind, nicht erzeugt werden können.
Daher besitzt die additive Verarbeitung von Hartmetallen ein hohes Potenzial, um hochbelastbare und zudem hochfunktionale Bauteile erzeugen zu können.
Vor diesem Hintergrund hat der Preisträger untersucht, ob und wie Wolframkarbid-Kobalt-Hartmetall gedruckt werden kann. Im Mittelpunkt stand ein Druckverfahren, bei dem drahtförmiger Werkstoff, sogenanntes Filament, verarbeitet wird. Zum Einsatz kam dabei ein neuartiges Druckfilament, bei dem die Hartmetallpartikel in Bindemetall und Bindemittel eingebettet werden können, was sie für den 3D-Druck verfahrensfähig macht.
Die Qualität der gedruckten Bauteile hängt entscheidend von den gewählten Prozessparametern ab. Dazu erforschte der 23 Jährige, welchen Effekt unterschiedliche Prozessparameter auf die Eigenschaften des gedruckten Bauteils haben. Der angehende Materialwissenschaftler konnte so die optimalen Prozesseinstellungen identifizieren, aus denen annähend porenfreie und sehr harte Bauteile mit einer Härte von 1.600 HV resultierten.
Die Jury bewertete die prämierte Arbeit als einen wichtigen Beitrag, um Hartmetalle auch im industriellen 3D-Druck verarbeiten zu können. Damit besitzen die Ergebnisse eine hohe Anwendungsrelevanz.
Die Arbeit wurde im Rahmen des öffentlich geförderten ZIM-Projekts „VOFree-HM“ zwischen der NMB und zwei Industriepartnern erstellt und im Geschäftsbereich Metalle betreut. Angefertigt wurde sie am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD (Prof. Stephan Tremmel) an der Universität Bayreuth.
Mit diesem Preis möchte die Forschungsvereinigung Neue Materialien e.V. einen Beitrag zur gezielten Nachwuchsförderung aus dem Umfeld der Werkstoff- und Ingenieurwissenschaften leisten. Anfang Dezember wurde dieser Preis zum neunten Mal vor Ort bei der Neue Materialien Bayreuth GmbH vergeben.
Die Arbeit erfolgte im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) geförderten Projekts „VOFree-HM – Entwicklung einer umweltfreundlichen Fertigungsroute für defektarme, mittels Fused Deposition Modeling gedruckte, endkonturnahe Hartmetallrohlinge für Fräswerkzeuge mit einer erheblichen Erhöhung der Lebensdauer um mindestens 10 %, einer Senkung der Fertigungskosten um mindestens 30 % und einer Materialeinsparung von 45 % (KK5027509KL2). Weitere Projektpartner waren Peter Würtele, Bad Königshofen, und Klaus Trott, Mellrichstadt.
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Ansprechpartnerin
Neue Materialien Bayreuth GmbH
Dipl.-Ing. Claudia Benedickt | Tel 0921 507 36 132
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