Neue Forschungsallianz für additive Fertigung

    -     English
Eine Antennenhalterung aus dem 3D-Drucker für einen Sentinel-1-Satelliten.    RU

Eine Antennenhalterung aus dem 3D-Drucker für einen Sentinel-1-Satelliten. RUAG

Gemeinsam mit dem Schweizer Technolgiekonzern Oerlikon und dem Industriegashersteller Linde ist die Technische Universität München (TUM) eine Forschungsallianz für additive Fertigung (AM) eingegangen. Die Partner wollen neue hochfeste Leichtmetall-Legierungen auf Aluminiumbasis entwickeln, um die hohe Nachfrage der Luftund Raumfahrtsowie Automobilindustrie nach Sicherheit und Gewichtsreduzierung zu erfüllen. Das Forschungsprojekt mit einem Volumen von 1,7 Millionen Euro wird zur Hälfte vom bayerischen Wirtschaftsministerium finanziert.

Die Forschungskooperation entstand in direktem Zusammenhang mit einem im Oktober angekündigten AM-Gemeinschaftsprojekt: Damals gaben TUM, Oerlikon, GE Additive und Linde die Errichtung eines bayerischen AM-Clusters und eines Instituts für additive Fertigung bekannt, um die Zusammenarbeit und fachübergreifende Forschung zwischen den drei Unternehmen und der Universität zu fördern. Durch die Bündelung komplementärer Kernkompetenzen an einem Standort soll die Industrialisierung der additiven Fertigung beschleunigt werden.

Die Forschungsallianz bestehend aus TUM, Oerlikon und Linde stellt ein einzigartiges Konsortium dar, in dem jede der drei Parteien ihre eigene High-Tech-Expertise in diesen komplexen Fachbereich einbringt. Die Verarbeitung einer Aluminiumlegierung mit einem hohen Anteil an leichten Elementen, wie etwa Magnesium, in einem AM-Prozess erfordert ein tiefgehendes Verständnis über die zugrundeliegenden chemischen, thermischen und fluiddynamischen Prozesse. Während des Herstellungsprozesses wird das Metallpulver Schicht für Schicht auf einer Bauplatte aufgetragen und durch einen Laserstrahl lokal erhitzt. Dadurch verschmilzt das Metallpulver und erstarrt in den gewünschten komplexen, dreidimensionalen Geometrien. Der Prozess erfolgt in einer bestmöglich auf die Materialien abgestimmten Schutzgasatmosphäre.

Detailliertes Verständnis der physikalischen Vorgänge

Der Lehrstuhl für Aerodynamik und Strömungstechnik der TUM verfügt durch den Einsatz numerischer Simulationen über ein detailliertes Verständnis zu den physikalischen Vorgängen, die während des Prozesses der additiven Fertigung auftreten. ,,Die AM-Forschungsallianz schließt die Lücke zwischen unseren neuesten numerischen Modellierungsergebnissen und künftigen Industrieanwendungen", sagt Lehrstuhlleiter Prof. Nikolaus Adams. Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen haben ein Prozess-Simulationstool entwickelt, das die gesamte Schmelzbaddynamik abdeckt. Es umfasst Modelle für den Phasenwechsel zwischen fest-flüssig-gasförmig und beinhaltet Effekte wie Oberflächenspannung und Wärmetransport. ,,Ein detaillierter Einblick in alle gleichzeitig auftretenden thermofluiddynamischen Phänomene ist eine wesentliche Voraussetzung für ein besseres Verständnis des Gesamtprozesses und der resultierenden Materialeigenschaften", fügt Dr. Stefan Adami hinzu.

Oerlikons Expertise im Bereich von Pulvern und Werkstoffen wird maßgeblich zur Entwicklung des neuartigen Werkstoffes beitragen. Die Verarbeitung von Aluminiumlegierungen mittels additiver Fertigung birgt einige Herausforderungen. "Die durch die hohen Temperaturen hervorgerufenen extremen Bedingungen im Schmelzbad können dazu führen, dass leichtsiedende Legierungsbestandteile wie Magnesium einfach verdampfen", erläutert Dr. Marcus Giglmaier, Project Manager AM Institute. ,,Außerdem werden während des Erstarrungsvorgangs Abkühlraten von mehr als 1 Mio. Grad Celsius pro Sekunde erreicht wodurch extrem hohe Spannungszustände im Material erzeugt werden und sogenannte Mikro-Risse entstehen können."

Das herausragende Know-how und die bahnbrechenden Technologien von Linde in Bezug auf die Kontrolle der Gasatmosphäre während des AM-Prozesses hilft bei der Vermeidung von Verunreinigungen im Druckprozess und eröffnet den Anwendern die Möglichkeit, optimale Druckbedingungen zu erzielen. ,,Die Charakterisierung und Kontrolle des Gasprozesses während der additiven Fertigung birgt nicht nur das Potenzial, Verdampfungsverluste zu verhindern, sondern kann auch den gesamten Druckprozess beschleunigen", erklärt Thomas Ammann, Expert Additive Manufacturing bei Linde. ,,Die Verwendung von maßgeschneiderten Gasgemischen für die neue Legierung werden dabei helfen, die im Schmelzbad auftretenden Prozesse zu kontrollieren, die Änderungen in der Zusammensetzung der Legierungen zu minimieren und Rissbildung während des Druckprozesses zu verhindern."

Technische Universität München Corporate Communications Center
presse (at)tum.de
Tel: +49 (0) 89 22778

  • Lesezeit : 3 MIN


  • Mit der Handlungsagenda TUM.Additive initiiert die Technische Universität München (TUM) einen umfassenden Forschungsschwerpunkt zur Additiven Fertigung. Gemeinsam mit High-Tech-Partnern aus der Wirtschaft gründet die TUM...

    Komponenten für Flugzeuge und Autos, individuelle medizinische Implantate oder sogar Fassaden und Häuser: Die Additive Fertigung, umgangssprachlich auch 3D-Druck genannt, revolutioniert die Produktionstechnik. Eine...

    Additive Verfahren sind das große Zukunftsthema der Produktionstechnik. Die Anwendungen reichen von der Herstellung von Maschinenteilen aus Metall bis hin zum 3D-Druck von Beton. Zwei internationale Fachkonferenzen, die...

    Die Technische Universität München (TUM) und der schweizerische Technologiekonzern Oerlikon haben ein Partnerschaftsabkommen unterzeichnet. Beide Partner wollen die Forschung im Bereich der Additiven Fertigungstechnologien...


    This site uses cookies and analysis tools to improve the usability of the site. More information. |