Fraunhofer-Gesellschaft
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Metalle

Metallische Werkstoffe - Pulvertechnologie

Das Laserstrahlschmelzen ist ein direktes Fertigungsverfahren, bei dem die gewünschten Teile in einem einstufigen Prozess im metallischen Serienmaterial entstehen. Die Bauteile sind nach Beendigung des Laserstrahlschmelzprozesses lediglich von nicht aufgeschmolzenem Pulvermaterial und - je nach Bauteilgeometrie und Ausrichtung der Bauteile im Bauraum - von etwaiger Stützstrukturen zu befreien. Die Palette der verarbeitbaren Werkstoffe umfasst Edel- und Werkzeugstahl, Aluminium, Titan, Kobalt-Chrom oder Nickel-Basis-Legierungen. Auf Wunsch ist zudem die Entwicklung und Qualifizierung weiterer Werkstoffsysteme nach Kundenanforderung möglich.

Verarbeitbare Werkstoffe  
Werkzeugstahl (1.2709) zur Herstellung von Werkzeug- und Formkomponenten sowie hochbeanspruchten Bauteilen
Edelstahl (1.4414) zur Herstellung von säure- und rostbeständigen Bauteilen oder Werkzeugkomponenten für Vorserienwerkzeuge
Titan (TiAl6V4) zur Herstellung von Leichtbauteilen, z. B. für Luft- und Raumfahrtanwendungen, und medizintechnischen Anwendungen, z.B. Implantaten
Aluminium (AlSi10Mg, AlSi12) Pulverwerkstoff, der bei hoher mechanischer und dynamischer Belastung einsetzbar ist und sich somit optimal für den Bau von technischen Prototypen oder Kleinserien aus Aluminium eignet
Nickel-Basis-Legierung (IN718) zur Herstellung von hitzebeständigen Bauteilen in der Energieerzeugungs- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie
Kobalt-Chrom zur Herstellung von Dentalprothesen und medizinischen Implantaten

Unsere Leistungen

Pulvertechnologie

Pulverförmige Stoffe sind das Ausgangsmaterial zur Herstellung einer extrem vielfältigen Palette von technischen Produkten und Gebrauchsgegenständen.

Die Institute des Kompetenzfelds entwickeln Technologien und Prozessketten zur Herstellung, Modifizierung und Verarbeitung von Pulvern zu komplexen Bauteilen. Die Arbeiten zielen insbesondere auf die kostengünstige Integration von Funktionen in Bauteilen und Strukturen. Die Lösungen finden in vielen Branchen Anwendung.

Dreidimensionale Drucktechnik (3D-Druck) für metallische Werkstoffe

Dieser Ansatz, die 3D-Drucktechnik auch auf den Metallbereich auszudehnen, hat sich bisher am Markt nicht durchgesetzt. Nichtsdestotrotz sind Nischenanwendungen denkbar, bei denen die Vorteile des 3D-Druckens gewinnbringend genutzt werden können - hier insbesondere die Möglichkeit, ohne Stützkonstruktionen auszukommen. Zudem kann der 3D-Druck nach wie vor dort interessant sein, wo z.B. spezielle Materialien bisher nicht im Laserschmelzverfahren verarbeitet werden können.

Laserstrahlschmelzen

Die Fertigung metallischer Komponenten mittels Laserstrahlschmelztechnologie ermöglicht es den Instituten des Kompetenzfelds, ihren Industriepartnern neue Wege in der Entwicklung und Fertigung innovativer Bauteile aufzuzeigen. Die Laserstrahlschmelztechnologie gehört zur Gruppe der additiven Fertigungsverfahren. Die Bauteile werden direkt auf Basis von 3D-CAD-Daten aus pulverförmigen Serienwerkstoffen schichtweise aufgebaut ("generiert"). Das Pulver wird hierbei durch einen Laser lokal vollständig aufgeschmolzen und erhält nach Erstarrung ein 99,5 bis 100 Prozent dichtes Gefüge. Aufgrund des schichtweisen, werkzeuglosen Aufbaus der Bauteile bietet dieses Verfahren nahezu unbegrenzte gestalterische und konstruktive Freiheit und ermöglicht dadurch die Fertigung beliebig komplexer Geometrien und Strukturen aus metallischen Werkstoffen. Die Anwendungen des Laserstrahlschmelzens sind vielfältig, von der Herstellung von Ur- und Umformwerkzeugen mit konturnahen Kühlkanälen über die Fertigung hochkomplexer und -beanspruchter Komponenten bis hin zur Fertigung patientenspezifischer Implantate.