Perfekter 3D-Druck von Metallteilen realisiert

Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich beim 3D-Druck Fehlerfreiheit garantieren lässt. Sollten doch Fehlstellen auftreten, heilen sie in einem zusätzlichen Prozessschritt aus. [...]

Beim Ausheilen werden alle paar Schichten die oberen Lagen des wachsenden Bauteils von einem zweiten Laser erhitzt, der die Fehler beseitigt.

Das Verfahren hat ein Team um Roland Logé vom Labor für Thermomechanische Metallurgie der EPFL-Ingenieurschule entwickelt. Additive Fertigung, wie der 3D-Druck auch genannt wird, bedeutet Aufbau eines komplexen Bauteils Schicht für Schicht. Abfälle gibt es dabei nicht, im Gegensatz zur subtraktiven Fertigung, bei der das Bauteil durch Fräsen, Schleifen, Bohren und andere Verfahren aus einem massiven Metallblock entsteht.

Ausgangsmaterial bei der Additiven Fertigung ist ein oft nanofeines Pulver aus der Legierung, aus der das Bauteil gefertigt wird. Der Prozess beginnt mit einer dünnen, gleichmäßigen Schicht auf einer Unterlage. Diese wird von einem Laserstrahl an den Stellen kurzzeitig verflüssigt, die erhalten bleiben sollen. Dann wird das Pulver weggefegt oder geblasen und neues auf die Grundform gestreut. Der Schmelzprozess wiederholt sich, bis das Bauteil seine Endform erreicht hat.

Fest und hitzebeständig

Die Fehlerfreiheit von Bauteilen, die zwischendurch immer mal wieder per Laser erhitzt werden, sorgt nicht nur für eine extrem hohe Festigkeit, sondern auch für eine beispiellose Hitze- und Korrosionsbeständigkeit. In einer auf Nickel basierenden Superlegierung, wie sie für die Herstellung von Turbinenbauteilen für die Stromerzeugung und Luftfahrt genutzt wird, haben die Forscher nachgewiesen, dass durch die Zwischenerhitzung, Laserschockstrahlung genannt, 95 Prozent aller Fehler eliminiert werden konnten.

Das Verfahren wird normalerweise für die Behandlung von Oberflächen verwendet. „In unserem Fall wirkt es auch in der Tiefe“, sagt Logé. Er will den neuartigen 3D-Druck jetzt auch mit anderen Legierungen testen, um auch diese zu verbessern. Er rechnet dabei mit positiven Überraschungen. „Wir können das Potenzial des Verfahrens noch gar nicht überblicken.“