Neue Legierung ermöglicht Druck von Stahlprodukten

Das Drucken von Hochleistungs-Stahl-Komponenten für die Automobiltechnik und die Luft- und Raumfahrt ist einen großen Schritt näher gerückt. Einem Forscher der Universität Kassel ist es erstmals gelungen, in einem speziellen 3D-Drucker eine Stahl-Legierung zu verarbeiten, die eine außergewöhnlich hohe Schadenstoleranz aufweist und somit zukünftige gedruckte Produkte sicherer und zuverlässiger macht. Dies teilte die Universität am Dienstag mit.

Stahl-Legierungen seien zwar schon bislang für die additive Fertigung verwendet worden, ein neues Ausgangsmaterial in Kombination mit dem Elektronenstrahl-Druck-Verfahren liefere aber nun eine in vielerlei Hinsicht deutlich höhere Qualität und mache den Einsatz dadurch in vielen Anwendungsbereichen erstmals sinnvoll, so der Werkstoffwissenschaftler Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf von der Uni Kassel. Seine durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderte Emmy-Noether-Forschungsgruppe hat die Legierung und den Prozess zusammen mit Kollegen der TU Bergakademie Freiberg entwickelt.

Zur Entwicklung ihres neuen Materials gingen die Forscher einen bislang unbeschrittenen Weg: Sie verwenden als Basis eine sogenannte TRIP-Stahl-Legierung, die aufgrund besonderer Verformungsmechanismen exzellente Standhaftigkeit zeigt. Die im Elektronenstrahl-Druck-Verfahren zur Verfügung stehende Wärme setzten sie dabei so geschickt ein, dass die bisher oft problematische Unberechenbarkeit der Werkstoffeigenschaften vermieden wird. Ergebnis ist eine bessere innere Materialstruktur im Endprodukt; dies schützt gegen unerwartete Brüche und andere mögliche Schäden.

„Anwendungen u.a. in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobiltechnik, aktuellen Treibern hinter der technologischen Entwicklung des 3D-Drucks, werden hiervon erheblich profitieren. Der 3D-Metall-Druck wird auf dieser Basis neue Bereiche erschließen“, sgt Prof. Niendorf. Insbesondere für komplexe, kleine Bauteile sei das additive Verfahren geeignet. Niendorf sieht im Metall-3D-Druck ein enormes Potenzial für die deutsche Wirtschaft: „Deutsche Hersteller sind führend bei der Erzeugung von Metallpulvern und dem Bau von Anlagen zum 3D-Laserschmelzen.“ Weltweit dominieren bislang Titan-Legierungen den 3D-Druck mit Metallen. Im Unterschied zu den Titan-Produkten müssen die mit dem neuen Verfahren gedruckten Bauteile aus Stahl nicht aufwendig nachbearbeitet werden, was sie in der Herstellung deutlich billiger macht.

Quelle: Universität Kassel  Bildtext: Prof. Dr. Thomas Niendorf vor einem 3D-Metall-Drucker (mit älteren Produkten). (Foto: Andreas Fischer)