Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
12.04.2019

Meilenstein in der additiven Fertigung mit amorphen Metallen

Heraeus präsentierte auf der Messe "Automate 2019" in Chicago vom 8. bis 12. April ein additiv gefertigtes Zahnrad als Weltrekord im Bereich der amorphen Metalle. Das Bauteil wurde in einer Standard-SLM-Anlage mit Material aus dem Haus gedruckt.

Mit der Weltpremiere sprengt Heraeus die bisherigen Grenzen im 3D-Druck und eröffnet völlig neue Möglichkeiten im Design für unterschiedlichste Industriebereiche: von Automatisierungslösungen und Robotik über Luftfahrt, Medizintechnik bis hin zur Automobilindustrie.

Das von Heraeus 3D-gedruckte Zahnrad stellt die bisherigen Ergebnisse in den Schatten: Zwei Kilogramm bringt das additiv gefertigte Bauteil auf die Waage. Bisher waren aufgrund der erforderlichen hohen Abkühlraten von meist über 1000 K/s nur kleine Teile aus amorphen Metallen herstellbar.

50 Prozent Material- und damit Gewichtseinsparung erreichten die Material- und Prozessexperten dadurch, dass sie bei der Entwicklung des amorphen Zahnrads gleichzeitig seine Topologie optimierten. Damit habe man die bestehenden Grenzen der Technik hinsichtlich Grösse und Komplexität neu definiert, heisst es von Seiten Heraeus. Dies revolutioniere die Designmöglichkeiten, beispielsweise in der Automatisierungsbranche und in der Robotik. Den Weltrekord realisierte Heraeus mit einem handelsüblichen Laserschmelzdrucker.

Amorphe Metalle erlauben vollkommen neue Designmöglichkeiten und Anwendungen
Amorphe Metalle weisen eine ungeordnete, nicht kristalline Struktur auf, anders als reine Metalle und klassische Legierungen. Sie vereinen Eigenschaften in einem Material, die sich üblicherweise ausschliessen: extreme Härte und Druckfestigkeit bei gleichermassen hoher Elastizität. Sie zeichnen sich entsprechend durch eine gute Korrosionsbeständigkeit, hervorragende Verschleissfestigkeit und eine hohe Streckgrenze in Kombination mit der Elastizität von Polymeren aus. Zudem besitzen sie weichmagnetische Eigenschaften und sind deshalb leicht zu magnetisieren und zu entmagnetisieren. Mit dieser Kombination von Eigenschaften sind amorphe Metalle Stahl, Titan und vielen anderen Werkstoffen überlegen.

Weniger Gewicht dank präziser Fertigung
Die hochpräzise schichtweise Herstellung mit Spezialwerkstoffen von Heraeus senkt auch den Materialverbrauch und hilft so, Gewicht und Kosten zu sparen. 3D-Druck verringert den gesamten Produktionsaufwand: Komplexe Bauteile benötigen mit konventionellen Methoden zahlreiche Arbeits- und Fertigungsschritte. Mehrere Einzelteile müssen produziert und anschliessend zusammengefügt werden. 3D-Drucker erledigen dies in einem einzigen Vorgang. Nach dem Aufbau im Drucker sind auch bewegliche Teile sofort einsatzbereit und voll funktionsfähig.

heraeus.com



Das 2 kg wiegende Zahnrad ist das bisher weltweit grösste additiv gefertigte Bauteil aus amorphem Metall. (Bilder: Heraeus)


Ein Mitarbeiter von Heraeus entnimmt das Bauteil der Standard-SLM-Anlage.