Seit zahlreichen Jahren wird in der 3D Druck-Welt daran geforscht, den 3D Druck effizienter und somit erschwinglicher zu machen. Eine neue Entwicklung der School of Engineering der RMIT University könnte im Bereich des Pulver-basierten Metall-Drucks jetzt einen entscheidenden Schritt in diese Richtung bedeuten. Vor allem die Druckkonsistenz könnte sich dadurch drastisch erhöhen.
Ultraschall als Geheimtipp
Das RMIT-Forscherteam konnte nämlich herausfinden, welche entscheidende Rolle dem Einsatz von Ultraschall zukommt. Mit dessen Hilfe lassen sich in der additiven Fertigung nämlich stärkere und dichtere Modelle produzieren.
Verdichtung der Pulverpartikel
Konkret geschieht dies, indem Pulverpartikel während des Druckprozesses zu einer dichteren Formation geschüttelt werden. So führt die Verwendung von Ultraschall beim 3D Druck mit Titan nicht nur zu einer Verbesserung der Zugfestigkeit führt. Zugleich verbessert sich die Steckgrenze um 12%, im Vergleich zu herkömmlich additiv gefertigten Bauteilen.
Carmelo Todaro, Doktorand an der School of Engineering des RMIT und Hauptautor der Studie erläutert: „Betrachtet man die mikroskopische Struktur von 3D-gedruckten Legierungen, bestehen diese häufig aus großen und länglichen Kristallen. Das kann dazu führen, dass sie eine geringere mechanische Leistung aufweisen sowie zu Rissen neigen und somit sich für technische Anwendungen weniger eignen.“ Genau an diesem Punkt kann Ultraschall jedoch Abhilfe schaffen, wie Todaro weiter ausführt: „Die mikroskopische Struktur der Legierungen, auf die wir beim Drucken Ultraschall angewendet haben, sah jedoch deutlich anders aus: Die Legierungskristalle waren sehr fein und vollständig gleichachsig, was bedeutet, dass sie sich über das gesamte bedruckte Metallteil gleichmäßig in alle Richtungen gebildet hatten.“
Ausgangspunkt: Eine Studie über Schallschwingungen
Im Rahmen einer Studie über Schallschwingungen hatten die RMIT-Forscher auf 2 häufig verwendete Metall 3D Druck-Pulver getestet. Konkret handelte es sich hierbei um eine Titanlegierung (Ti-6Al-4V) und um eine Superlegierung auf Nickelbasis (Inconel 625). Dabei zeigte sich nun, dass Ultraschall dazu führt, dass sich die mikroskopischen Strukturen bestimmter Teile einer einzelnen Komponente verändern. Für dieses Phänomen wurde der Begriff “Functional Grading” geprägt. Erreicht wird es durch einfaches Aus- und Einschalten des Schallwellengenerators während des Druckvorgangs.