Aufbau aus verschiedenen Materialien
Forscher optimieren Prototypenfertigung

Dreidimensionale Bauteile können durch Ausspanen aus einem massiven Metallblock hergestellt werden. Es geht aber auch anders herum: Das so genannte Rapid-Manufacturing-Verfahren baut Formen, die von Konstrukteuren am Computer entworfen wurden, Schicht für Schicht auf.

HB DÜSSELDORF. Die Technik wird genutzt, um Prototypen oder Kleinstserien zu produzieren. Bislang konnten diese Bauteile nur aus einem Material gefertigt werden. Forscher des Fraunhofer Institutes für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen haben das Verfahren nun so variiert, dass erstmals während des schichtweisen Aufbaus unterschiedliche Materialien verwendet werden können. Die Ingenieure können so die Eigenschaften des Bauteils gezielt beeinflussen.

Diese Variation der Materialien ist beispielsweise bei der Herstelllung von Werkzeugen von Bedeutung. Ein Beispiel: Einsätze oder Prägestempel für Bleche sollten möglichst nur an ihrer Oberfläche hart sein. Das Innere ist optimalerweise weich und zäh. Diese unterschiedlichen Eigenschaften werden dadurch erzielt, dass unterschiedliche Materialien verwendet werden. Mussten in komplex geformten Teilen gezielte Funktionen – harte Oberflächen, weiche Kerne – integriert werden, war das mit bisherigen Rapid-Manufacturing-Verfahren nicht möglich.

Beim dem computergesteuerten Verfahren trägt die Apparatur zunächst eine dünne Lage Stahlpulver auf eine Unterlage auf. Über eine Art Druckerkopf wird Bindemittel hinzugespritzt und die Mischung anschließend mittels Heizlampe verfestigt. Üblicherweise wächst das Bauteil mit 0,1 Millimeter pro Schicht bis die gewünschte Form entstanden ist. Gesteuert wird dieser Vorgang über Computerdaten, die aus den Konstruktionszeichnungen generiert wurden.

Das Bauteil aus dem verklebten Stahlpulver muss abschließend nur noch gesintert werden: Die Stahlkörnchen verfestigen sich knapp unterhalb des Schmelzpunktes, das Bindemittel zersetzt sich, eine damit einhergehende Schrumpfung kann durch eine geringfügige, vorherige Vergrößerung des Rohstückes kompensiert werden.

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