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veröffentlicht am:

  • 06.06.2018
Maschinenbau

Laserschmelzen mit 3D-Drucker

Mit einem innovativen 3D-Drucker zum selektiven Laserschmelzen (SLM) hat der Fachbereich Maschinenbau der FH Dortmund seine technische Laborausstattung auf hohem Niveau ausgebaut. Die Besonderheit: Bauteile aus Metall lassen sich per Laserstrahl einfach ausdrucken.

Selektives Laserschmelzen: Bachelor-Student Robert Kremer „gräbt“ ein gedrucktes Bauteil aus.
Selektives Laserschmelzen: Bachelor-Student Robert Kremer „gräbt“ ein gedrucktes Bauteil aus.

Technisch gesehen handelt es sich um einen hochkomplizierten Prozess. Die Grundzutat ist feinstes Metallpulver – von Edelstahl, Kupfer und Titan bis hin zu wertvollem Goldstaub kann der neue Drucker alles verarbeiten. Der jeweilige Werkstoff lagert in einer Pulverkammer und wird von dort aus mit einem Schlitten in einer hauchdünnen Schicht auf eine Grundplatte aufgebracht.

Schichtweiser Aufbau

Je nach Programmierung mit einer speziellen Software schmilzt der wandernde Laserstrahl das Metallpulver an bestimmten Stellen vollständig auf, erklärt Doktorandin Vanessa Brügge, sodass nach der Erstarrung eine feste Materialschicht entsteht. Anschließend wird die Grundplatte minimal abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen. Schicht um Schicht baut der Drucker aus dem Pulver ein dreidimensionales Bauteil auf, das unter Nutzung einer Handschuh-Box (glove box) aus dem überschüssigen Pulver ausgegraben und freigepinselt wird – in etwa so, wie Archäologen historische Überreste freilegen.

Mit dem neuen additiven Verfahren lassen sich kostengünstig Objekte fertigen.
Mit dem neuen additiven Verfahren lassen sich kostengünstig Objekte fertigen.

Hohe Dichte und Zugfestigkeit

„Der neue Drucker ermöglicht zum Beispiel die Fertigung von Hohlkörpern oder Bauteilen mit filigranen Strukturen, die aber trotzdem eine hohe Dichte und Zugfestigkeit haben“, sagt Vanessa Brügge, sogar Schmuck herzustellen sei kein Problem. Geschliffen, geätzt und von den zarten Stützstrukturen befreit, werden die Probekörper unter dem Mikroskop auf ihre Qualität geprüft. Das dient auch dazu, das jeweils beste Parameter-Setting (z. B. Geschwindigkeit und Abstand) bei unterschiedlichen Metallarten zu erforschen.

Investition in Zukunftstechnologie

Für die neue Technologie im Labor für Werkstoff- und Oberflächentechnik hat die Fachhochschule rund 200.000 Euro auf den Tisch gelegt. Laborleiterin Prof. Dr. Tamara Appel ist überzeugt, dass dieses Geld gut angelegt ist: „Wir haben in eine Zukunftstechnologie investiert, die wir in Lehre und Forschung gleichermaßen nutzen können. Die neuen additiven Verfahren zur kostengünstigen Fertigung von Modellen, Mustern oder Prototypen ergänzen sich gut mit der konventionellen spanenden Fertigung am Fachbereich Maschinenbau.“

 


Großes Potenzial

Verwendung finden die gedruckten Bauteile in vielen Bereichen: als Prototypen für den Sonderwerkzeugbau, im Leichtbau oder vor allem in der Medizintechnik. Man glaubt es kaum: Vor allem in der Zahnheilkunde werden schon heute viele Ersatzteile mit ähnlichen Druckern hergestellt. Prof. Appel sieht ein sehr großes Potenzial für eine Nutzung der neuen Technologie durch externe Kooperationspartner bzw. im Rahmen von Auftragsarbeiten. Und erste Interessenten – wie beispielsweise die Handwerkskammer – haben sich bereits angekündigt.


gedruckt am: 18.06.2018  13:41