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Die BAM hat erstmals Referenzdaten für additiv gefertigte Werkstoffe aus Titan, Nickel und nichtrostendem Stahl veröffentlicht, die die Qualität und Sicherheit von Bauteilen gewährleisten und die Materialentwicklung im 3D-Druck auf ein neues Niveau heben.
Die Bedeutung dieser Errungenschaft ist besonders in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik unbestreitbar. Hier können fehlerhafte Bauteile schwerwiegende Konsequenzen haben, da die einzigartigen Mikrostrukturen, die durch die additive Fertigungstechnologie entstehen, mechanische, thermische und chemische Eigenschaften eines Bauteils beeinflussen können. Diese Eigenschaften, wie die Festigkeit oder die Korrosionsbeständigkeit, sind von entscheidender Bedeutung für die Sicherheit und Leistungsfähigkeit von Bauteilen in diesen Branchen.
Professorin Birgit Skrotzki, DGM-Präsidentin und renommierte Werkstoffwissenschaftlerin an der BAM, betont die Bedeutung dieser Referenzdaten:
Um potenzielle Risiken zu minimieren und die Qualität der 3D-gedruckten Komponenten sicherzustellen, sind verlässliche Referenzdaten unabdingbar. 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.
Charakterisierung von Metalllegierungen mittels Dynamischer Resonanz Methode
Die Forschungsarbeit wurde von einem Team unter der Leitung von Dr. Birgit Rehmer und Professorin Birgit Skrotzki aus der Abteilung Werkstofftechnik und dem Kompetenzzentrum Additive Fertigung AM@BAM durchgeführt. Sie verwendeten die Dynamische Resonanz Methode (DRM), um drei verschiedene Metalllegierungen zu charakterisieren. Während des Prozesses wurde das Material mithilfe wiederholter mechanischer Impulse stimuliert, und anschließend wurden die daraus resultierenden Resonanzfrequenzen erfasst. Die Forschenden fanden dabei heraus, dass es erhebliche Unterschiede in den elastischen Eigenschaften von 3D-gedruckten Bauteilen gab, abhängig von ihrer Ausrichtung sowohl beim Druck als auch bei der Entnahme der Proben.
Beim 3D-Druck spielt die Richtungsabhängigkeit eine wichtige Rolle
Diese Richtungsabhängigkeit der Materialeigenschaften zeigt sich bei allen untersuchten Temperaturen und kann in spezifischen Anwendungen, wie zum Beispiel bei Turbinenschaufeln, erhebliche Auswirkungen haben. Die Parameter des additiven Fertigungsprozesses, wie die Pulverschichtdicke, beeinflussen ebenfalls die elastischen Kennwerte der gedruckten Bauteile.
Open-Data-Plattform Zenodo bietet Zugang zu Referenzdaten
Die umfangreichen Datensätze, die von der BAM veröffentlicht wurden, enthalten Informationen zu den Herstellungsverfahren und Parametern, Wärmebehandlungen, Korngröße, Probendimensionen und -gewicht sowie deren Messunsicherheiten. Diese Informationen stellen eine wertvolle Ressource für Ingenieur*innen, Prüfeinrichtungen und Forschende dar, die die Leistung von additiv hergestellten Materialien analysieren, Qualitätskontrollen durchführen und Simulationen optimieren möchten. Die Referenzdaten stehen ab sofort über die Open-Data-Plattform Zenodo der Öffentlichkeit zur Verfügung.
Mit ihren wegweisenden Referenzdaten und ihrem Engagement in der Bildung und Schulung trägt die BAM dazu bei, die additive Fertigung auf ein neues Niveau zu heben und die Sicherheit und Qualität von 3D-gedruckten Bauteilen zu gewährleisten. Dies ist ein bedeutender Schritt in Richtung einer fortschrittlicheren und sichereren Zukunft in der Welt der additiven Fertigungstechnologie.
Weitere Informationen finden Sie auf der Webseiteder BAM.