NUST MISIS entwickelt kosteneffektives Verfahren zur Herstellung von Metallpulver für 3D-Druck von Flugzeugteilen
(ots) - Eine Gruppe von Wissenschaftlern der NUST MISIS hat
ein hocheffizientes und wirtschaftliches Verfahren entwickelt, um
Ausgangswerkstoffe für die additive Fertigung herzustellen - kugelförmiges
Verbundpulver aus Titan/Aluminium. Dadurch werden Materialkosten eingespart, und
Hersteller können kostengünstiger produzieren und einfacher kompakte, komplex
geformte Produkte für die Luft- und Raumfahrtbranche anfertigen. Die Ergebnisse
der Studie sind in Metallurgical and Materials Transactions B (2019)
(https://link.springer.com/article/10.1007/s11663-019-01553-9) erschienen.
Der 3D-Druck hat sich in der Luft- und Raumfahrtbranche als fester Trend
etabliert. Bei der Herstellung von Teilen für Flugzeuge und Raumfahrzeuge werden
zunehmend intermetallische Titan-Aluminium- und Titan-Nickel-Verbindungen
(Verbundstoffe aus zwei Metallen) verwendet. 3D-Produkte aus diesen Werkstoffen
zeichnen sich durch eine geringe Dichte, hohe Festigkeitseigenschaften und hohe
Hitzebeständigkeit aus und können komplexe geometrische Formen besitzen. Relativ
einfach und kostengünstig produzierte Verbundpulver tragen maßgeblich zum
kosteneffektiven 3D-Metalldruck bei.
"Qualitativ hochwertige Vorstufenpulver werden für die 3D-Serienfertigung von
Teilen für Raketen und Flugzeuge sowie ein einfaches, hocheffektives und
kostensparendes Herstellungsverfahren benötigt. Die großtechnische Einführung
von Anlagen für den 3D-Metalldruck in der heimischen Industrie wird in erster
Linie durch die hohen Kosten der Ausgangswerkstoffe gebremst. Daher kann immer
noch nicht wirtschaftlich produziert werden. Die Entwicklung eines
kosteneffektiven Verfahrens zur Gewinnung qualitativ hochwertiger Metallpulver
ist unser Hauptziel", sagt Andrey Nepapushev, Ph.D., Mitglied der Forschergruppe
und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Research and Development Center of
Functional Nanoceramics der NUST MISIS.
Die Wissenschaftler haben es geschafft, die Herstellung von Pulvern für den
3D-Druck zu vereinfachen. Dies wurde mit einer einzigartigen Kombination von
Planetenmühlenmodi erreicht, bei der durch intensive mechanische Bearbeitung
Verbundpulver gewonnen wurden, die aus kugelförmigen Partikeln bestehen (sowohl
Titan als auch Aluminium). Das "halbfertige" Produkt kann direkt in einen
3D-Laserdrucker gegeben werden. Dort kommt es zu einer Reaktion der Metalle, die
unmittelbar während des Druckvorgangs bei einer Temperatur von ca. 650 Grad eine
hitzebeständige intermetallische Verbindung bilden.
Nach Aussage der Wissenschaftler ist die Nutzung einer Planetenmühle für diesen
Zweck eine Weltneuheit. Das Laborverfahren ist für die Produktion geeignet, da
heimische Hersteller über die industriellen Pendants einer Planetenmühle
verfügen.
Der Einsatz gebrauchsfertiger intermetallischer Verbindungen für den 3D-Druck
erfordert ein vorgelagertes Gießverfahren und spezielle Technologien und
verbraucht sehr viel Energie. Zur Gewinnung des Pulvers muss die heiße Schmelze
mit einem Gas-, Wasser- oder Plasmastrahl "besprüht" werden, was die Produktion
zusätzlich verkompliziert und verteuert.
"Als Ausgangswerkstoff für unsere Experimente dienten Pulver aus Titan,
Aluminium und Nickel, die in einer Planetenmühle intensiv maschinell bearbeitet
wurden. Das experimentelle Verfahren hat die Gewinnung von Vorstufenpulvern
erheblich vereinfacht und verbilligt. Zudem konnte der Energieverbrauch des
3D-Drucks um 20 % gesenkt werden. Demgemäß kann beim Schmelzvorgang während des
Druckens auf hohe Laserenergie verzichtet werden", ergänzt Andrey Nepapushev.
Die Forschergruppe hat die Optimierung der Vorstufenpulververbindungen
abgeschlossen und damit begonnen, die ersten Prototypen aus den gewonnenen
Pulvern anzufertigen.
Quelle: https://en.misis.ru/university/news/misc/2019-12/6485/
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Datum: 24.01.2020 - 12:00 Uhr
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