3D-Druck 3D-Druck von amorphen Metallen wird industrietauglich

Der 3D-Druck von amorphen Metallen in der Industrie steckt bislang in den Kinderschuhen. Eine Kooperation zwischen Heraeus Amloy und Trumpf soll das ändern. Sie wollen den 3D-Druck von amorphen Bauteilen als festes Fertigungsverfahren etablieren.

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Ruderer Klebetechnik GmbH

Heraeus AMLOY Technologies GmbH

BMF Boston Micro Fabrication

TRUMPF SE + Co. KG

Amorphe Metalle sind doppelt so fest wie Stahl, dabei aber wesentlich leichter und elastischer. Sie verhalten sich „isotrop“, das heißt ihre Materialeigenschaften bleiben identisch, unabhängig davon, in welche Richtung der 3D-Drucker das Werkstück aufbaut. Das ermöglicht nicht nur besonders stabile Bauteile, sondern verschafft dem Konstrukteur auch mehr Freiheit bei der Entwicklung des Bauteils.

„Der 3D-Druck von amorphen Bauteilen in der Industrie steckt bislang in den Kinderschuhen“, erklärt Jürgen Wachter, Leiter der Geschäftseinheit Heraeus Amloy. Um dies zu ändern ist Heraeus Amloy mit Trumpf eine Kooperation eingegangen. Ziel ist, den Druck amorpher Bauteile durch gesteigerte Prozess- und Kosteneffizienz als festes Fertigungsverfahren in der Industrie zu etablieren. Dabei bieten schnellere Druckprozesse und eine höhere Oberflächengüte den Kunden Kostenersparnisse. „Auf diese Weise wird das Verfahren für breitere und völlig neue Anwendungen interessant“, sagt Wachter.

3D-Druck von amorphen Metallen

Amorphe Metalle entstehen, wenn geschmolzenes Metall sehr schnell abkühlt. Ein 3D-Drucker kann sie zu größeren, komplexen Bauteilen verarbeiten. Anderen Verfahren gelingt das nicht. Das eröffnet neue Anwendungen für amorphe Metalle in der Industrie. Außerdem steigert 3D-Druck das Potenzial amorpher Metalle für den Leichtbau. Denn ein 3D-Drucker baut nur dort Strukturen auf, wo sie für das Bauteil einen Zweck erfüllen. Dadurch lässt sich Material und Gewicht einsparen. Amorphe Metalle sind wiederum von Natur aus sehr leicht. Mit der Kombination von 3D-Druck und amorphen Metallen lässt sich also bei vielen Anwendungen Gewicht einsparen. Außerdem macht 3D-Druck die Fertigung vieler amorpher Anwendungen schneller und einfacher. Die Technologie ermöglicht es, die Bauteile „am Stück“ aufzubauen, anstatt die Komponenten einzeln zu fertigen und anschließend zusammenzusetzen.

Amorphe Legierungen für 3D-Druck optimiert

Bei der Kooperation hat Heraeus Amloy seine amorphen Legierungen für den 3D-Druck optimiert und das Material für die Bearbeitung auf den Truprint Anlagen von Trumpf angepasst. Das Maschinenkonzept der Truprint 2000 ermöglicht es, das überschüssige Pulver für den weiteren Bauprozess „inert“ aufzubereiten, also unter Schutzgas. Dies schützt das Pulver vor schädlichen Einflüssen. Für amorphe Metalle ist das ein Vorteil, da sie schnell mit Sauerstoff reagieren.

Amorphe Bauteile in Serie fertigen

Außerdem hat Trumpf bei der Truprint 2000 die Produktivität gesteigert: zwei 300 Watt starke Laser belichten den gesamten Bauraum der Anlage parallel. Mit einem Fokusdurchmesser der Laser von nur 55 Mikrometer lassen sich amorphe Bauteile mit besonders hoher Oberflächenqualität auch in Serie herstellen. Die Funktion „Melt Pool Monitoring“ ermöglicht es, die Qualität des Schmelzbades automatisch zu prüfen. Somit lassen sich Fehler im Prozess frühzeitig erkennen.

Kunden, die selbst einen 3D-Drucker von Trumpf besitzen, können damit ab sofort die zirkoniumbasierten Legierungen von Heraeus Amloy verarbeiten. Es ist auch möglich, amorphe Bauteile direkt bei Heraeus Amloy drucken zu lassen. Perspektivisch wollen die Partner auch kupfer- und titanbasierte Legierungen für den 3D-Druck nutzbar machen.

Welche Vorteile amorphe Metalle haben, zeigt dieser Use-Case einer teilweise 3D-gedruckten Gitarre.

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3D-Druck mit amorphen Metallen

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