Zwei Durchbrüche im 3D-Druck mit Aluminium

In der letzten Woche konnten gleich zwei verschiedene Projekte Errungenschaften im 3D-Druck mit Aluminium verzeichnen. Zum Einen hat ExOne, ein globaler Hersteller von 3D-Druckmaschinen, angekündigt, dass das 6061er Aluminium in Zusammenarbeit mit der Ford Motor Company einen kundenqualifizierten Status erreichen konnte. Zum Anderen haben Desktop Metal und Uniformity Labs einen Durchbruch mit Sintern von 6061er Aluminium für das Binder Jetting. Die beiden führenden AM-Akteure präsentieren damit ein neues Pulver, welches das Ergebnis einer mehrjährigen Zusammenarbeit zur Entwicklung eines kostengünstigen Rohmaterials darstellt. Aluminium ist ein starkes und dennoch leichtes Material, durch welches das Gewicht eines Produktes verringert werden kann – wobei es sich bei 6061 um eine ausscheidungsgehärtete Aluminiumlegierung handelt, welche Magnesium und Silizium als Hauptlegierungselemente enthält.

Beim Binder Jetting, auch genannt Pulverdruck, werden Teile durch den Tintenstrahl eines Bindemittels mit Farbe in einem Pulverbett erzeugt. Das Binder-Jetting-Verfahren, speziell mit Aluminium, gilt als schnellste 3D-Druck-Methode und wird als beste Wahl für hohe Produktionsmengen angepriesen. Es gibt auch laserbasierte Methoden, die mit Aluminium arbeiten können. Diese können jedoch nicht, die zur Massenproduktion notwendige Geschwindigkeit, für die Massenproduktion aufbringen. Im Allgemeinen gilt beim Binder-Jetting: Je höher die Festigkeit einer Aluminiumlegierung, desto schwieriger und kostspieliger ist es, sie zu Teilen zu formen.

Beim Binder-Jetting kann mit verschiedenen Materialien in Pulverform gearbeitet werden (Bildnachweis: ExOne)

ExOne und Ford konnten die Qualifizierung von Aluminium erreichen. Das neue, zum Patent angemeldete Verfahren für das Binder-Jetting und Sintern des Materials liefert überragende Ergebnisse: 99 % Dichte und Materialeigenschaften, welche mit Druckguss vergleichbar sein sollen. Eine weitere Besonderheit des neuen Verfahrens ist, dass die Leistung ohne übermäßige Flüssigphasensinterung, welche zu Verformungen führen kann, erreicht wird. Rick Lucas, Chief Technology Officer bei ExOne, bezieht dazu Stellung: „Es gab jahrelang Skepsis, dass das Binder-Jetting und das Sintern von Aluminium überhaupt möglich ist. Hersteller in anderen Technologiebereichen haben mehr als ein Jahrzehnt lang darum gekämpft, eine kommerziell brauchbare Lösung in diesem Bereich zu liefern. Aber bei ExOne sind wir stolz darauf, mit unseren Kunden zusammenzuarbeiten, um auch die schwierigsten Herausforderungen zu lösen. Wir glauben, dass diese Innovation dazu beitragen wird, leichtere Produkte und Nachhaltigkeitsvorteile zu liefern, die sich auf eine breite Palette von Produkten auswirken werden.„

Durch das hinzufügen von Aluminium zu ihrem Materialsortiment für das Binder-Jetting bietet ExOne nun 12 Einzelmetall-Legierungen und 23 Metall-, Keramik- und Sandmaterialien. Das Unternehmen kann mit seiner eigenen Technologie fast jedes Pulver 3D-drucken, weshalb ein abgestuftes Material-Qualifizierungssystem entwickelt wurde. Mit diesem System kann es die verschiedenen Stufen der Materialeigenschaften kennzeichnen. Dies wiederum hilft Fertigungskunden herauszufinden, ob die Binder-Jetting-Technologie von ExOne ihre spezifischen Anwendungsanforderungen erfüllen kann. Mehr über den Erfolg von ExOne und Ford finden Sie hier.

Bildnachweis: ExOne

Auch Desktop Metal konnte gemeinsam mit Uniformity Labs letzte Woche die Fertigstellung eines neuen Pulver bekannt geben, welches das Sintern von Aluminium für das Binder-Jetting ermöglicht. Das vollständig dichte und sinterfähige 6061er Aluminium hat eine Dehnung von mehr als 10 % und eine verbesserte Streckgrenze und Zugfestigkeit. Im Vergleich zu früheren Techniken soll dies eine deutliche Verbesserung darstellen. Außerdem entfallen mehrere zeitaufwendige Schritte durch das neue Pulver: Das Beschichten der Pulverpartikel, das Mischen von Sinterhilfsmittel in das Pulver, die Verwendung von Bindemittel mit teuren Nanopartikeln und das Zusetzen von Metallen wie Blei, Zinn und Magnesium. Außerdem bietet das Pulver mehr Sicherheit. Im Vergleich zu anderen handelsüblichen 6061-Aluminiumpulvern weist das neue Produkt nämlich eine höhere Mindestzündenergie (MIE) auf und ermöglicht die Kompatibilität mit Bindemitteln auf Wasserbasis.

Der CEO und Mitbegründer von Desktop Metal, Ric Fulop berichtet über den Erfolg: „Dieser Durchbruch stellt einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung von Aluminium für das Binder -Jetting dar und ist ein bedeutender Schritt nach vorne für die AM-Industrie, da es eines der gefragtesten Materialien für den Einsatz in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie der Unterhaltungselektronik ist.“ Außerdem fügt er hinzu, dass der weltweite Markt für Aluminiumguss ein Volumen von mehr als 50 Milliarden Dollar pro Jahr habe und bereit für Veränderungen durch AM-Lösungen für Binder-Jetting wäre. Adam Hopkins, Gründer und CEO von Uniformity Labs stimmt Herrn Fulop zu: „Die Einführung von Leichtmetallen in das Binder-Jetting öffnet die Tür zu einer Vielzahl von thermischen und strukturellen Anwendungen in verschiedenen Branchen. Diese Innovation ist ein wichtiger Schritt in Richtung der Einführung von gedruckten Aluminiumteilen in Massenproduktion.“ Mehr Informationen zu dem neuen Pulver von Desktop Metal und Uniformity Labs erhalten Sie hier.

*Titelbildnachweis: ExOne

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