BUP67 - AddEcoJet

Untersuchung zur Erweiterung der additiven Verarbeitungsgrenzen nachhaltiger, grober Metallpulver im Binder Jetting

Additive Fertigungsverfahren (Additive Manufacturing, AM) können für leichtere, besser verfügbare Bauteile mit erhöhter Funktionalität sorgen und als Toröffner für innovative Konzepte in der Elektromobilität fungieren.

Für metallpulverbasierte additive Fertigungsverfahren werden speziell aufbereitete Metallpulver benötigt. Bei der Herstellung dieser Ausgangsmaterialien fallen jedoch große Mengen ungeeignet grober Pulver an. Diese finden aktuell kaum wertschöpfende Anwendung. Die energieintensive Herstellung, gepaart mit der geringen Austragsquote, sorgt für hohe Kosten der AM-Werkstoffe.

Eine Verarbeitung dieser groben Pulver in schmelzenden AM-Verfahren ist derzeit kritisch, da ihr geringeres Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis den Wärmeeintrag über Laserstrahlung in das Pulver erschwert.

Ziel

Ziel des Projektes ist es, mittels eines sinterbasierten AM-Verfahrens und durch Optimierung der Prozesskette die Verarbeitungsgrenzen von groben Metallpulvern zu verschieben. Dadurch soll einerseits die Wirtschaftlichkeit des Verdüsungsprozesses gesteigert und somit die Kosten für AM-Pulver gesenkt werden. Andererseits soll das Binder Jetting-Verfahren (BJT) befähigt werden, diese Pulver zu verarbeiten, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht.

Binder Jetting sticht durch vergleichsweise niedrige Fertigungskosten und ein großes Skalierungspotenzial in Bezug auf Los- und Bauteilgröße hervor. Gleichzeitig stellt die geringe spezifische Oberfläche der groben Pulverpartikel auch für den nachfolgenden Sinterprozess eine Herausforderung dar. Durch Pulvermodifikationen und Optimierung der Sinterstrategien sollen die Verarbeitungsgrenzen verschoben werden. Es soll dabei die Sinterdichte maximiert werden, welche die resultierenden Bauteileigenschaften – wie Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit und Oberflächengüte – des Sinterteils erhöht. Außerdem bestimmt die Festigkeit des Grünteils eine zentrale Herausforderung innerhalb der BJT-Prozesskette: die Entpulverung. Daher zielt die Pulverentwicklung auch auf eine Maximierung der Grünteilfestigkeit.

Vorgehen

Schichtbildende Verarbeitungseigenschaften charakterisieren und optimieren
Optimierung der Bauteildichte durch Entwicklung neuer Pulverkonzepte und Sinterstrategien

Nutzen

Mehrwert für Pulverhersteller: Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Verdüsungsprozesses und erweitertes Produktportfolio/Absatzmöglichkeiten
Mehrwert für AM-Anwender: Senkung der Materialkosten
Mehrwert für BJT-Anlagenhersteller: Neues Alleinstellungsmerkmal gegenüber anderen AM-Prozessen.