3D-Druck macht rostfreien Stahl drei Mal stärker

Während in den meisten Unternehmen nach wie vor Kunststoffe in 3D gedruckt werden, so ist doch ein gewisser Trend hin zu Metallen als 3D-Druck-Material zu erkennen. Nicht zuletzt die Ankündigung des amerikanischen Druckerherstellers HP vor ein paar Wochen, ebenfalls in dieses Segment vorzudringen, unterstreichen diese Entwicklung.

Normalerweise gibt es das Dilema, dass wenn man Stahl weiter härtet, dass dies auf Kosten der Duktilität geht. Hinter diesem letztgenannten Begriff verbirgt sich laut Wikipedia die Eigenschaft von Stoffen, sich unter Belastung plastisch zu verformen, bevor sie kaputtgehen. Vor diesem Dilema stand man bislang, wenn man mit traditionellen Verfahren, Stahl verarbeiten wollte.

Das Lasersintern wird normalerweise im 3D-Druck verwendet, um feste Objekte herzustellen, und dieser Prozess, der auf Metallpulver, Schmelzen und Verschmelzen beruht, kann zudem in der Lage sein, komplizierte Stücke zu erzeugen. Problem hierbei ist , dass oft die entsprechende Festigkeit der Objekte fehlt, da diese Methode nicht die Mikrostruktur erzeugt, die für belastbare Objekte nötig wäre.

Metalldruck bei Airbus. Bild via Airbus Group 2016

Einem Forscherteam des kalifornischen Lawrence Livermore National Laboratory(LLNL) ist es nun gelungen nachzuweisen, dass Produkte aus Metall mithilfe des 3D-Drucks deutlich verbessert werden können. In Zusammenarbeit mit Ingenieuren des Ames National Laboratory, des Georgia Institute of Technology sowie der Oregon State University gelang es eine kohlenstoffarme Stahlsorte mit der Bezeichnung 316L drucken, die stark genug ist, um für militärische Zwecke eingesetzt zu werden. Die neu entwickelte Methode erlaubt es, 316L mit einem normalen Drucker zu erzeugen, wobei hierbei die Hitze und die Verschmelzung gesteuert werden, um zu verhindern, dass das Material porös und schwach wird, wodurch das Risiko eines Zerbrechens verringert wird.

„Diese Mikrostruktur, die wir entwickelt haben, bricht das traditionelle Kraft-Duktilitäts-Dilema“, sagte LLNL-Materialwissenschaftler und Hauptautor Morris Wang. „Wenn man Stahl stärker machen möchte, verliert man aber an Duktilität; man kann nicht beides haben. Aber mithilfe des 3D-Drucks können wir diese Grenze weiter verschieben.“

Die Ingenieure experimentierten mit dem Drucken von Stahl mithilfe verschiedener Laserpulver und dünne Metallplatten. Infolgedessen verdreifachte sich die Festigkeit des Edelstahls unter bestimmten Bedingungen – dies war selbst für die Wissenschaftler eine Überraschung.

Flugzeugteile aus dem 3D-Drucker. Bild via Frank Grotelüschen

Welche Auswirkungen kann diese Beobachtung für Unternehmen haben?

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Als Quellen für diesen Artikel dienten: Nature, ZDnet, sowie Wikipedia