Zwei verschiedene Stahlsorten gleichzeitig in 3D drucken

In einem bemerkenswerten Durchbruch haben Ingenieure der Washington State University eine bahnbrechende Methode entwickelt, die die Welt des 3D-Drucks revolutionieren wird. Nach dem Vorbild der bemerkenswerten Festigkeit von Bäumen und Knochen ist es dem Forscherteam gelungen, eine Technik zu entwickeln, mit der zwei verschiedene Stahlsorten gleichzeitig in 3D gedruckt werden können, wodurch extrem starke bimetallische Strukturen entstehen. Diese Strukturen weisen eine bemerkenswerte Steigerung der Festigkeit von 33 % bis 42 % im Vergleich zur Verwendung einzelner Metalle auf.

Beim herkömmlichen 3D-Druck mit mehreren Metallen mussten die Metalldrähte zeitaufwändig unterbrochen und ausgetauscht werden. Bei diesem innovativen Verfahren entfällt diese Unterbrechung, da zwei oder mehr Metalle in derselben Schicht verarbeitet werden können, während sie noch heiß sind. Dieser neue Ansatz verwendet gängige und relativ kostengünstige Werkzeuge, so dass er in naher Zukunft von Herstellern und Werkstätten übernommen werden kann.

Die Stärke der mit dieser Technik hergestellten bimetallischen Strukturen liegt in der Wechselwirkung zwischen den beiden unterschiedlichen Metallen beim Abkühlen. Da die Metalle beim Abkühlen unterschiedlich schnell schrumpfen, entsteht ein innerer Druck, der die Metalle effektiv zusammenhält. Dieser einzigartige Mechanismus erhöht die Gesamtfestigkeit und Haltbarkeit der Struktur erheblich.

Amit Bandyopadhyay, Hauptautor der Studie und Professor an der School of Mechanical and Materials Engineering der WSU, betont die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten dieser bahnbrechenden Technologie. Sie ermöglicht es, harte und weiche Materialien zu kombinieren, was bisher nur schwer möglich war. Die potenziellen Vorteile erstrecken sich auf verschiedene Branchen und ermöglichen erweiterte Designkonzepte und die Entwicklung innovativer Anwendungen. Beispielsweise können Automobilhersteller nun in kürzester Zeit maßgeschneiderte, drehmomentfeste Achswellen oder kostengünstige Hochleistungsbremsrotoren herstellen.

Mit Blick auf die Zukunft sind die Auswirkungen dieses neuen 3D-Druckverfahrens sogar noch spannender. Forscher können sich vorstellen, dass sie in medizinischen Fertigungsprozessen zur Herstellung von Gelenkprothesen eingesetzt wird, bei denen die Außenseite aus widerstandsfähigem Titan und das Innenmaterial aus magnetischem Stahl mit heilenden Eigenschaften besteht. Darüber hinaus ist die Technologie vielversprechend für die Raumfahrt, wo Strukturen mit einem hochtemperaturbeständigen Material gebaut werden könnten, das ein inneres Material mit kühlenden Eigenschaften umgibt und so für eine gleichmäßige Temperaturregelung sorgt.

Das Forscherteam der Washington State University erkannte das transformative Potenzial seiner Erfindung und reichte eine vorläufige Patentanmeldung für diese bahnbrechende Entwicklung ein. Ihre Arbeit, die von der National Science Foundation unterstützt wird, ebnet den Weg für eine neue Ära des fortschrittlichen 3D-Drucks und eröffnet ungeahnte Möglichkeiten in verschiedenen Branchen, von der Medizin bis zur Luft- und Raumfahrt.

Quelle und Foto: WASHINGTON STATE UNIVERSITY