Amorphe Metalle in Serie drucken

Den Partnern gelingt es, das Hightech-Material prozess- und kosteneffizienter herzustellen. Zielbranchen sind Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie der Maschinenbau.

Die Technologieunternehmen Heraeus Amloy und Trumpf starten eine Kooperation zum 3-D-Druck mit amorphen Metallen. Ziel ist, den Druck amorpher Bauteile als festes Fertigungsverfahren in der Industrie zu etablieren. 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 3-D-Drucker das Werkstück aufbaut. Das ermöglicht nicht nur besonders stabile Bauteile, sondern verschafft dem Konstrukteur auch mehr Freiheit bei der Topologie.

Leicht und biokompatibel

Potenziale eröffnet der 3-D-Druck amorpher Metalle vor allem bei stark belasteten Teilen und beim Leichtbau, etwa in der Luft- und Raumfahrt oder im Maschinenbau. Aufgrund der Biokompatibilität eignet sich das Material auch sehr gut für die Medizintechnik.

Amorphe Metalle entstehen, wenn geschmolzenes Metall sehr schnell abkühlt. Ein 3-D-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 der 3-D-Druck das Potenzial amorpher Metalle für den Leichtbau: Ein 3-D-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.

Die Technologie ermöglicht es außerdem, komplexe Bauteile „am Stück“ aufzubauen, anstatt einzelne Komponenten zu fertigen, die anschließend noch zusammengesetzt werden müssen.

Im Rahmen der Kooperation hat Heraeus Amloy seine amorphen Legierungen für den 3-D-Druck optimiert und das Material für die Bearbeitung auf den TruPrint Anlagen von Trumpf angepasst. Die neueste Anlage TruPrint 2000 eignet sich besonders gut für den Druck amorpher Metalle. Das Maschinenkonzept 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. Außerdem hat Trumpf bei der TruPrint 2000 die Produktivität gesteigert. Zwei 300 W starke Laser belichten den gesamten Bauraum der Anlage parallel. Mit einem Fokusdurchmesser der Laser von nur 55 µm 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 können amorphe Bauteile auch bestellen

Kunden, die selbst einen 3-D-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.