Metallpulver für 3D-Druck optimieren
Der 3D-Druck mit Metallen hat große Potenziale für eine ressourcenschonende Produktion. Derzeit mangelt es aber an geeigneten Metallpulvern, mit denen sich rissfreie Strukturen additiv fertigen lassen. Mit Hilfe skalenübergreifender digitaler Simulationsmodelle sollen neue Werkstofflösungen systematisch erforscht werden.
Heute schon können mittels des Metall-3D-Drucks Maschinenteile ohne teure Werkzeuge, wie z.B. Schmiede- oder Gussformen, direkt aus Computerdaten hergestellt werden. Von diesen Möglichkeiten des Metall-3D-Drucks bewegt, sagte US-Präsident Barack Obama bereits 2013 dem Metall-3D-Druck eine große Bedeutung für die Wirtschaft voraus. Auch die deutsche Wirtschaft kann sich das Potenzial des Metall-3D-Drucks für eine ressourcenschonende und ökonomische Produktion zu Nutze machen. Die geringe Werkstoffvielfalt ist bislang ein Hindernis zur vollen Ausschöpfung dieses Potenzial. Dies liegt darin begründet, dass beim Drucken mit vielen Werkstoffen Risse in den Maschinenteilen entstehen.
Lösungsansatz
Ziel des Projekts „DiStAl“ ist es, die Digitalisierung zu nutzen, um spezielle rissbeständigere Aluminium-Pulverlegierungen für den Metall-3D-Druck zu erforschen. Diese sind insbesondere für Leichtbauanwendungen interessant. Um dies zu erreichen, forschen die Institute IMWF und MPA der Universität Stuttgart an einem speziellen Computermodell des Materials und des Metall-3D-Druck-Prozesses (hier der SLA-Prozess, Selective Laser Melting). Das Computermodell berücksichtigt physikalische Effekte, die im Nanometer- (Größenordnung der wechselwirkenden Atome) bis Millimeterbereich (Größe einer Stecknadel) wirken und das Ergebnis des Metall-3D-Drucks beeinflussen. Als Grundlage werden Daten experimentell erhoben und in ein Modell überführt, das schließlich verifiziert wird. Die grundlegende Idee wird bei Projekterfolg zu einem digitalen Werkzeug führen, das auf andere Materialien übertragen werden kann und damit die Einsatzmöglichkeiten des Metall-3D-Drucks erweitert.