Exmet zu den Vorteilen amorpher Metalle in der additiven Fertigung
Bei der additiven Fertigung von Metallen kann es zu einigen Hürden im Produktionsprozess kommen. Neben dem sogenannten “Schlüsselloch-Phänomen”, welches in der Fertigung mit Metall zu Brüchen im Endprodukt führt, sorgen die kristallinen Strukturen des Materials für Fehler. Abhilfe verschaffen sogenannte amorphe Metalle, welche beispielsweise auch im deutschen Technologiekonzern Heraeus Verwendung finden. Da diese Art von Metallen viele Vorteile bieten, ist es wenig überraschend, dass sich auch die Firma Exmet Amorphous Technology diesen Materialien verschrieben hat. Um mehr über die Vorteile beim Einsatz von amorphen Metallen in Erfahrung zu bringen, haben wir dem neuen CEO von Exmet, Tomas Hjort, einige Fragen zum Thema gestellt.
3DN: Können Sie sich kurz vorstellen und uns von Ihrer ersten Erfahrung mit dem 3D-Druck erzählen?
Mein Name ist Tomas Hjort und seit dem 1. Januar 2021 bin ich CEO des schwedischen Unternehmens Exmet Amorphous Technology. Ich bin Maschinenbauingenieur (MSc) und habe in den letzten 20 Jahren viele Unternehmen und Projekte in der Automobilbranche und anderen Branchen initiiert und begleitet. Mein erster Kontakt mit dem industriellen 3D-Druck liegt daher schon einige Jahre zurück. Es ging damals um den Bau eines Prototypen für eine Fahrzeugkomponente und, wie für viele andere auch, haben mich die großartigen Möglichkeiten der Technologie völlig fasziniert.
Tomas Hjort, ist seit Januar 2021 CEO von Exmet Amorphous Technology
3DN: Wie entstand die Idee, Exmet zu gründen?
Exmet wurde vor einigen Jahren von einem kleinen Team aus schwedischen Forschern und Ingenieuren gegründet. Diese haben erkannt, dass mit dem industriellen 3D-Druck nicht nur außergewöhnliche Designs und Geometrien erstellt werden können, sondern auch die Kommerzialisierung eines „Supermetalls“ revolutioniert werden kann. Dieses Supermetall, auch bekannt als „amorphes Metall“, besitzt im Vergleich zu herkömmlichen Metallen, hervorragende Materialeigenschaften.
Das große Potenzial der amorphen Metalle ist bereits seit Jahrzehnten bekannt. Das Marktwachstum und die Entwicklung der Technologie wurden jedoch bis heute durch den Mangel an entsprechenden Fertigungsmethoden begrenzt. Daher konnten bisher nur sehr dünne und kleine Teile hergestellt werden. Mit der bahnbrechenden und patentierten Innovation von Exmet ändert sich dies komplett. Industrieller 3D-Druck bietet die Möglichkeit, nicht nur amorphe Metallteile zu produzieren, sondern zum ersten Mal amorphe Teile in jeder Größe, Form und Dicke herzustellen.
3DN: Was sind amorphe Metalle?
Die atomare Struktur einer Metallschmelze ist immer ungeordnet; also „amorph“. Bei einem herkömmlichen Abkühlungsprozess von der Schmelze zum Festkörper wird die atomare Struktur von einer amorphen in eine geordnete kristalline Mikrostruktur umgewandelt. Wenn der Abkühlungsprozess jedoch schnell genug ist, bleibt die amorphe Struktur auch während der Erstarrung erhalten. Die amorphe Metallstruktur entsteht dabei ohne jegliche Defekte, die sonst herkömmliche kristalline Strukturen charakterisieren. Diese Defekte haben nämlich einen negativen Einfluss auf die mechanischen und elektromagnetischen Eigenschaften des Materials. Amorphe Metalle sind frei von diesem kristallinen Defekt und revolutionieren damit die Materialeigenschaften, welche herkömmliche Materialien niemals erreichen könnten.
Der Kühlprozess eines amorphen Metalls.
Die Schwierigkeit, eine amorphe Struktur in großen Metallkomponenten mit traditionellen Herstellungsmethoden, also durch Gießen, zu erhalten, stellt eine erhebliche Markt Einschränkung für Metalle dar. Die Abkühlung des Kerns erfolgt viel langsamer als an der Oberfläche, was zur Folge hat, dass der Kern kristallisiert. Durch den Einsatz der additiven Fertigung, dem industriellen 3D-Druck, werden diese traditionellen Größenbeschränkungen nun vollständig aufgehoben. Bei der Additiven Fertigung werden die Metallkonstruktionen Schicht für Schicht bis zur gewünschten Dicke und Form aufgebaut. Da jede Schicht dünn genug ist, gelingt eine schnelle Abkühlung und erhält dadurch die amorphe Struktur.
3DN: Warum ist es für ein Unternehmen wichtig, in amorphe Metalle zu investieren? Worin zeigt sich der Mehrwert im Vergleich zu anderen Metallen auf dem Markt?
3D-gedruckte amorphe Metalle besitzen eine Reihe revolutionärer mechanischer und magnetischer Eigenschaften, die für fast alle Branchen sehr attraktiv sind; Beispielsweise für die Automobil-, Medizin-, Verbraucher-, Energie-, Produktionsindustrie usw. Designs können nun kleiner, stärker, leichter und härter gemacht werden. Das kann erhebliche Kosteneinsparungen und enorme Effizienzsteigerungen ermöglichen oder einfach Dinge tun, die bisher nicht möglich waren. Amorphe Metalle besitzen eine, um Vielfaches, höhere Belastbarkeit als Stahl und andere kristalline Metalle. Widerstandsfähigkeit ist die Kombination aus Festigkeit und Elastizität, d.h. die Fähigkeit des Materials, mechanische Energie zu speichern. Die hohe Widerstandsfähigkeit von amorphen Metallen ermöglicht extreme Leichtbaukonstruktionen. Die Oberfläche ist zudem sehr hart und damit verschleißfest sowie korrosionsbeständig.
Die überlegenen magnetischen Eigenschaften mit sehr hoher Permeabilität und hohem spezifischen Widerstand machen sie sehr gut geeignet für alle magnetischen Anwendungen wie Elektromotoren, Transformatoren und andere Leistungselektronik. Die Verluste sinken und der Gesamtwirkungsgrad steigt deutlich. Amorphe Metalle sind auch für einige Verbrauchermärkte sehr interessant. Das hohe Reflexionsvermögen und die „kratzfreie“ Oberfläche machen sie optimal für Uhren, Schmuck und andere ähnliche Anwendungen.
3D Komponente hergestellt mit der Exmet Technologie
3DN: Können Sie uns etwas über das ExMet AM² erzählen? Wie kann ein Unternehmen von seiner Implementierung profitieren?
ExMet AM² ist der Name der AM-Prozesstechnologie von Exmet, die die Herstellung von amorphen Metallkomponenten ermöglicht. ExMet AM² kann auf Standard-AM-Maschinen eingesetzt werden, und es wird keine zusätzliche Hardware benötigt. Mit ExMet AM² und unserem optimierten Metallpulver kann ein Unternehmen, das bereits mit Metall in der additiven Fertigung arbeitet, loslegen und amorphe Metallkomponenten in seinen eigenen Maschinen herstellen. Für komplexe Designs und Prozesse bietet Exmet Anwendungsunterstützungen sowie Prototyping-Services an.
3DN: Wer sind Ihre aktuellen Partner und Kunden?
Exmet hat die Technologie seit einigen Jahren entwickelt und sie ist nun bereit für die vollständige Kommerzialisierung. Eine Reihe von engagierten Partnern und Kunden waren eng in der Entwicklung und Industrialisierung eingebunden, zum Beispiel ABB, VOLVO Cars und Heraeus. Und wie bei allen Front-End-Innovationen, ist die enge Zusammenarbeit mit führenden Universitäten und Instituten von Bedeutung. Die Universität Uppsala, Swerim, KTH und Chalmers in Schweden sowie die Universität des Saarlandes in Deutschland sind einige, mit denen wir die Chance und das Vergnügen hatten, zusammenzuarbeiten. Die wichtigsten strategischen Investoren von Exmet sind AM Ventures (im Besitz von EOS) sowie der Volvo Cars Technology Fund. Diese finanzielle und technische Unterstützung hat es Exmet ermöglicht, die Technologie schnell von der Idee bis zur Kommerzialisierung voranzutreiben.
3DN: Wo sehen Sie Exmet in 5 Jahren?
Exmet wird sich weiterhin auf die Weiterentwicklung unserer proprietären Technologien konzentrieren, welche die Herstellung von amorphen Komponenten mittels AM ermöglichen. Unsere Prozesse werden weiter verbessert werden, und wie bei allen Prozessen der additiven Fertigung, ist die Geschwindigkeit entscheidend. Das Produktportfolio für einsetzbare Pulver wird schnell wachsen und die Produkte werden zunehmend für unsere Zielanwendungen und -industrien optimiert werden. In fünf Jahren, werden sich 3D-gedruckte amorphe Teile etablieren und zur Standard Alternative für Ingenieure und die AM-Industrie werden.
3DN: Wollen Sie noch ein paar letzte Worte an unsere Leser richten?
Diese Pandemie stellt eine herausfordernde Zeit für viele Unternehmen dar. Aber es gibt immer ein Licht am Ende des Tunnels und das Wichtigste ist, gesund zu bleiben und geduldig zu sein. Metall wird sein stetiges Wachstum innerhalb der additiven Fertigung fortsetzen und amorphes Metall wird bestimmt einen wesentlichen Beitrag dazu leisten. Mehr Informationen finden Sie auf unserer Website, hier.
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* Bildrechte: Exmet
