Leichtbauwerkstoffe auf Basis von Titan zeichnen sich durch eine geringe Dichte bei sehr hoher Festigkeit aus. Ihre Verarbeitung ist jedoch kostenintensiv und stellt die Bauteilfertigung aufgrund der Rissneigung vor große Herausforderungen. Die Neue Materialien Bayreuth GmbH entwickelt zusammen mit einem Kooperationspartner ein 3D-Druck-Verfahren als kostengünstigen Prozess zur Herstellung von rissfreien Bauteilen aus Titan-basierten Metallen.
Metallische Leichtbauwerkstoffe können die Herstellung von leichten und gleichzeitig festen Bauteilen ermöglichen. Daher kommt diesen in ihrer Verarbeitung anspruchsvollen Werkstoffen eine wichtig Bedeutung zu. Hierbei liegt die Schwierigkeit einerseits in ihrer sehr großen Affinität zu Sauerstoff und andererseits in ihrer sehr großen Sprödigkeit. So müssen Titan-basierte Werkstoffe aufwendig und kostenintensiv unter Schutzatmosphäre verarbeitet werden. Dabei ist die Fertigung von spannungsarmen und daher rissfreien Bauteilen eine große Herausforderung, insbesondere gilt dies für großvolumige Bauteile.
Die herkömmlichen Verarbeitungsverfahren haben bereits seit Jahren ihre Grenzen erreicht und ermöglichen die Herstellung nur kleiner und einfacher Bauteile. Neue Prozessalternativen wiederum sind bislang stark auf sehr teure Verfahren limitiert. Vor diesem Hintergrund ist der Einsatz von Bauteilen aus Leichtbau-Metallen bisher auf Branchen, wie die Luftfahrtindustrie, begrenzt.
Um einen Weg für eine breitere Anwendung zu eröffnen, haben sich die Forschungseinrichtung Neue Materialien Bayreuth GmbH und der Anlagenhersteller Evobeam GmbH das Ziel gesetzt, ein neuartiges Verfahren zu erarbeiten, das sich durch einen vereinfachten Prozess mit guter Wirtschaftlichkeit auszeichnet. Zugleich soll so die Fertigung qualitativ hochwertiger, also rissfreier Bauteile mit komplexer Geometrie ermöglicht werden. Der Forschungsansatz basiert auf dem 3D-Druck-Verfahren des Laserauftragsschweißens.
Die Entwicklungszusammenarbeit erfolgt im Kooperationsprojekt “Entwicklung eines Anlagenprototyps für das Laserauftragsschweißen mit doppelt flexibel gesteuerten Drahtförderern zur Herstellung von rissfreien und spannungsarmen komplexen Leichtbauteilen – DoppelFlex” (ZF 4064619FH9) im Rahmenkonzept „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).
Nach erfolgreichem Abschluss des Projektes Mitte 2022 möchte die außeruniversitäre Forschungseinrichtung die Ergebnisse zu gedruckten großvolumigen, rissfreien metallischen Leichtbauwerkstoffen in die eigene Forschung der Entwicklung von Leichtbauwerkstoffen einfließen lassen. Evobeam wiederum wird die Ergebnisse unmittelbar in die Fertigung von neuen innovativen 3D-Druckanlagen überführen. Geplant sind z.B. verschiedenartige 3D-gedruckte Großformteile im Bereich Werkzeugbau und Luftraumfahrt.
Neue Materialien Bayreuth GmbH
Frau Dr.-Ing. Haneen Daoud | E-Mail: haneen.daoud@nmbgmbh.de
