01 Dez Titan, Nickel und rostfreier Stahl: Referenzdaten für besseren 3-D-Druck
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat erstmals Referenzdaten zu additiv gefertigten Werkstoffen aus Titan, Nickel und einem nichtrostenden Stahl veröffentlicht. Mit ihnen soll sich die Qualität und Sicherheit von Bauteilen gewährleisten und die Materialentwicklung im 3-D-Druck vorantreiben lassen.
Elastische Eigenschaften variieren Richtungsabhängig
Das Team um die Wissenschaftlerinnen Dr. Birgit Rehmer und Professor Birgit Skrotzki aus der Abteilung Werkstofftechnik und vom Kompetenzzentrum Additive Fertigung der BAM hat drei Metalllegierungen mittels der Dynamischen Resonanz Methode (DRM) charakterisiert. Dabei wurde das Material mit einem periodischen mechanischen Impuls angeregt und die resultierenden Resonanzfrequenzen gemessen. Herausgefunden haben sie dabei beispielsweise, dass 3-D-gedruckte Bauteile je nach Baurichtung und je nach Entnahmerichtung der Proben deutliche Unterschiede in den elastischen Eigenschaften aufweisen. Die Richtungsabhängigkeit, die bei allen untersuchten Temperaturen auftritt, hat Auswirkung auf die Verwendung in spezifischen Anwendungen, etwa Turbinenschaufeln. Dies muss bei der Gestaltung von Komponenten berücksichtigt werden, bei denen die Belastungsrichtung eine Rolle spielt, erklären die Forscher. Die Parameter des additiven Fertigungsprozesses beeinflussen die Eigenschaften ebenfalls. Eine geringere Pulverschichtdicke resultiert beispielsweise für nichtrostenden Stahl in höheren Werten der elastischen Kennwerte.
„Um potenzielle Risiken zu minimieren und die Qualität der 3-D-gedruckten Komponenten sicherzustellen, sind verlässliche Referenzdaten unabdingbar“, erklärt Skrotzki. „Unsere Referenzdaten zu den elastischen Eigenschaften von additiv gefertigten Metallen stellen einen wichtigen Beitrag dar, der nicht nur die Qualität und Sicherheit dieser Bauteile gewährleistet, sondern auch Innovationen in der Materialentwicklung ermöglicht.“
In Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik ist die Sicherheit der Materialien von hoher Bedeutung, da fehlerhafte Bauteile schwerwiegende Konsequenzen haben können. Die einzigartigen Mikrostrukturen, die durch die Additive Fertigung entstehen, beeinflussen mechanische, thermische und chemische Eigenschaften eines Bauteils, beispielsweise seine Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit.
Ab sofort zugänglich
Die umfangreichen Datensätze enthalten Informationen zu den Herstellungsverfahren und Parametern, Wärmebehandlungen, Korngröße, Probendimensionen und -gewicht zusammen mit ihren Messunsicherheiten. Sie können von Konstrukteurinnen und Konstrukteuren, Prüflaboren und Forschenden genutzt werden, um die Leistung von additiv gefertigten Materialien zu bewerten, Qualitätsprüfungen durchzuführen und Simulationen zu verbessern. Die Referenzdaten stehen ab sofort über die Open-Data-Plattform Zenodo zur Verfügung.
Vortragsreihe: Qualitätssicherung in der additiven Metallfertigung
Neben der Entwicklung von Referenzdaten bietet die BAM nach eigenen Angaben regelmäßig Schulungen und Workshops zum Thema Additive Fertigung an. Interessierte können sich kostenlos unter www.bam-akademie.de anmelden.
Zum Download der Referenzdaten von rostfreiem Stahl
Zum Download der Referenzdaten von Nickel-Werkstoffen
Zum Download der Referenzdaten von Titan-Werkstoffen
Quelle und Bild: www.bam.de
