Lawrence Livermore Revolutionäres 3D-Metalldruck-Verfahren

Luke Thornley vom LLNL hat die Wismut-Zinn-Legierung mitentwickelt, die sich durch die Düse eines 3D-Druckers extrudieren lässt und ein völlig neues, verbessertes 3D-Druckverfahren für Metalle ermöglicht.
Luke Thornley vom LLNL hat die Wismut-Zinn-Legierung mitentwickelt, die sich durch die Düse eines 3D-Druckers extrudieren lässt und ein völlig neues, verbessertes 3D-Druckverfahren für Metalle ermöglicht.

Ein völlig neues 3D-Druck-Verfahren für Metalle soll die Unzulänglichkeiten heutiger Methoden auf Basis von Metallpulvern verbessern.

»Wir können mit dem neuen Verfahren selbsttragende Strukturen fertigen. Das gab es bisher nicht«, sagt Andy Pascall, Ingenieur am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Außerdem haben die traditionellen pulverbasierten Verfahren wie Selective Laser Melting den Nachteil, dass Lücken und andere Fehler im Metall entstehen.

Deshalb wählten die Forscher am LLNL in Zusammenarbeit mit Worchester Polytechnic Institute einen völlig anderen Ansatz: Statt auf Pulver setzen sie auf semi-flüssige Metalle, die aus einer Düse extrudiert werden.  Wenn das Metall sich nicht in Bewegung befindet, verhält es sich wie eine feste Substanz, in Bewegung  verhält es sich aber wie eine Flüssigkeit, auf die eine Kraft wirkt.

»Wir haben eine neue, bisher nicht bekannte additive Technik entwickelt und Neuland betreten«, sagt Wen Chen vom LLNL. Die Legierung wird erhitzt, bis das Material den semi-flüssigen Zustand erreicht hat und wandert in diesem pastenartigen Zustand durch die Düse. Sobald das Material in Ruhe kommt, verklumpen die Partikel und es härtet aus. Kommen die Partikel wieder in Bewegung, brechen sie auseinander und das Metall verhält sich wieder wie eine Paste.

In den Versuchen verwendeten die Forscher eine Wismuth-Zinn-Legierung mit einem Schmelzpunkt unter 300 °C. Die Ergebnisse waren vielversprechend. Es gelang den Forschern, den Extrudierprozess in engen Grenzen steuern zu können. So konnten sie die selbsttragenden Strukturen zu realisieren.

Doch befinden sich die Forscher erst ganz am Anfang. Im nächsten Schritt wollen sie Metalle wie Aluminiumlegierungen einsetzen, die für konkrete Anwendungen eher in Frage kommen, als das Material, das sie für die ersten Versuche benutzten. Allerdings liegen die Schmelzpunkte höher, was eine neue Herausforderung darstellt.