InssTek revolutioniert weltweit Legierungsforschung mit dem MX-Lab DED 3D-Drucker
Die gerichtete Energieabscheidung (Directed Energy Deposition, DED) ist eine der vielseitigsten additiven Fertigungstechnologien für Metalle. Das Verfahren wird für alles von großen Metallteilen bis hin zu Reparaturen eingesetzt und gewinnt in verschiedenen Bereichen an Popularität. Ein Bereich, in dem wir ein wachsendes Interesse am DED-Druck beobachten, ist die Materialforschung. Ein Beispiel dafür ist der MX-Lab 3D-Drucker, der genau für diesen Zweck entwickelt wurde.
Der südkoreanische Anbieter von 3D-Drucklösungen für die Industrie, InssTek, hat mit seiner 3D-Metalldruckmaschine MX-Lab weltweit große Erfolge erzielt und zieht damit Spitzenuniversitäten und Forschungseinrichtungen an. Der jüngste Verkauf an das Institut Jean Lamour (IJL) der Universität Lothringen hat die erfolgreiche globale Expansion von MX-Lab weiter beschleunigt. Darüber hinaus sind derzeit Installationen an anderen Universitäten und Forschungseinrichtungen im Gange, insbesondere für diejenigen, die sich mit Metallurgie und Legierung oder dem Mischen von Metallen zur Herstellung von Legierungen beschäftigen.
Aber wie genau kann DED dabei für die Materialforschung eingesetzt werden? Wie können Sie die Technologie einsetzen, wenn Sie wenig Erfahrung mit 3D-Metalldruck haben? Warum sollten Sie sich für diesen 3D-Drucker entscheiden? Wir haben uns den MX-Lab 3D-Drucker genauer angesehen, um diese Fragen besser beantworten zu können. Übrigens können die Besucher der Formnext 2024 die Maschine auch auf dem Stand von InssTek, D98, in Halle 12.0 besichtigen.
Der MX-Lab 3D-Drucker auf dem Prüfstand
Bevor wir uns die Anwendungen ansehen können, müssen wir den MX-Lab 3D-Drucker selbst genauer betrachten. Wie bereits erwähnt, verwendet dieser 3D-Drucker den DED-3D-Druck mit der InssTek-eigenen Direct Metal Tooling (DMT®)-Technologie. Dieses Verfahren des koreanischen Herstellers zeichnet sich durch eine der präzisesten Formen der DED-Technologie aus, bei der das Pulver direkt von einem Laser geschmolzen wird und zwei Kameras die Höhe des Schmelzbades in Echtzeit analysieren und kontrollieren können. Der MX-Lab wurde als Einstiegslösung für das DED-Verfahren konzipiert, um ihn für Forschungsanwendungen noch besser zugänglich zu machen.
Forschungslabors in vielen verschiedenen Ländern haben Arbeiten veröffentlicht, in denen der MX-Lab 3D-Drucker verwendet wurde.
Der MX-Lab hat ein Bauvolumen von 150 x 150 x 150 mm und verwendet einen Ytterbium-Faserlaser. Die kompakte Größe ermöglicht es den Forschern, Experimente flexibel durchzuführen und einfach zu gestalten. Die maximale Leistung des Lasers beträgt 500 Watt, bei einer durchschnittlichen Leistung von etwa 300 Watt.
Darüber hinaus wurde die Lösung für eine einfache Installation konzipiert und speziell für die Materialforschung optimiert. Die benutzerfreundliche Oberfläche und die fortschrittlichen Funktionen ermöglichen es Wissenschaftlern und Ingenieuren, ein breites Spektrum an Materialzusammensetzungen und -eigenschaften effizient zu untersuchen. Aus diesem Grund bietet der Drucker eine Reihe interessanter Funktionen für Wissenschaftler.
Das bemerkenswerteste Merkmal dieses Druckers ist sein „Hexa Powder Feeder“-System, das die präzise Steuerung von bis zu sechs verschiedenen Materialverhältnissen während der Experimente ermöglicht. Dieses System gewährleistet eine genaue Pulverzufuhr, sogar in Mikromengen, und ist damit ideal für detaillierte und präzise Forschungsanwendungen. Es ist zum Beispiel für die Forschung an High Entropy Alloy (HEA) optimiert. Das Dosiergerät ist in der Lage, Legierungen verschiedener Zusammensetzungen während des 3D-Drucks schnell zu scannen, sodass die Materialforschung schnell durchgeführt werden kann.
Die Funktionen des MX-Lab 3D-Druckers sind auf die Legierungsforschung ausgerichtet, wie in diesem Bild zu sehen ist.
Zu den weiteren Merkmalen gehören die automatische Pulverkalibrierung, die automatische Einstellung der Z-Schicht, die Möglichkeit, das für das Material geeignete Laserpulver an der gewünschten Stelle für Multimaterialproben einzustellen, und ein Überwachungssystem. Letzteres überwacht Parameter wie die Laserleistung, das Bild des Schmelzbads, das Koordinatensystem und das Pulverzufuhrsystem und bietet dem Benutzer Möglichkeiten zur Datenextraktion. Ein großer Gewinn für die Forschung.
DED-Druck für die Materialforschung
Wenn man sich seine Eigenschaften ansieht, ist es verständlich, warum der MX-Lab 3D-Drucker im Bereich der Materialforschung Aufsehen erregt hat. Tatsächlich wurden bereits 40 Geräte in 15 Ländern weltweit verkauft, darunter die USA, Europa und natürlich Asien. Diese Anwendungsfälle zeigen, dass er gerade für die Materialforschung sehr gut geeignet ist.
Nehmen wir das Beispiel der HEA-Forschung: Legierungen, die durch Mischen gleicher oder relativ großer Anteile von fünf oder mehr Elementen gebildet werden. Diese Legierungen weisen im Vergleich zu Standardlegierungen und -metallen in der Regel eine höhere Festigkeit, eine größere Härte und eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf. Dies macht sie besonders attraktiv für Bereiche wie Formenbau, Luft- und Raumfahrt, Strahlenschutz und mehr. Und es ist eine der beliebtesten Möglichkeiten, wie Forscher den MX-Lab 3D-Drucker einsetzen, zum Beispiel bei KAIST in Südkorea.
Einige der Forschungsthemen, die mit dem MX-Lab 3D-Drucker von InssTek erforscht wurden.
Weitere Anwendungen sind in einer Reihe renommierter Forschungseinrichtungen zu sehen. In den USA nutzt beispielsweise die Brown University den 3D-Druck von MX-Lab für innovative Forschungen in den Bereichen Materialwissenschaft und Technik. An der University of Michigan führen Forscher Studien über Hochleistungslegierungen und die Optimierung von 3D-Druckverfahren durch. An der University of North Dakota wird das MX-Lab zur Entwicklung von Multi-Material-Strukturen und Anwendungen des maschinellen Lernens im 3D-Druck eingesetzt.
Es gibt auch Anwendungen in anderen Ländern, u.a. am VTT in Finnland, wo man an einer verbesserten Legierung arbeitet, indem man die Zusammensetzung einer bestehenden Legierung ändert. Und COMTES FHT a.s. in der Tschechischen Republik nutzt den 3D-Drucker zur Herstellung von FGM-Mustern.
Die Abkürzung steht für „Functionally Gradient Materials“. Diese Materialien zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, die Zusammensetzung oder Mikrostruktur über das Volumen zu variieren, wodurch sich die Materialeigenschaften ändern und sie für bestimmte Funktionen und Anwendungen entwickelt werden können. Nur 3D-Drucker wie der MX-Lab sind in der Lage, solche Materialien herzustellen. Zahlreiche Veröffentlichungen in angesehenen Fachzeitschriften haben die Vielseitigkeit und die hohe Leistungsfähigkeit des MX-Lab in verschiedenen Forschungsbereichen unter Beweis gestellt.
Ein Sprecher von InssTek fasst zusammen: „Das große Interesse und Vertrauen in die Leistung und das Potential von MX-Lab seitens der Forschungseinrichtungen ist der Grund für unseren Erfolg auf dem globalen Markt. Unser Ziel ist es, weiterhin mit mehr Institutionen zusammenzuarbeiten, um zur Entwicklung innovativer Technologien beizutragen.“ Weitere Informationen über den MX-Lab 3D-Drucker finden Sie HIER. Wenn Sie sich direkt davon überzeugen möchten, wie er in der Materialforschung eingesetzt werden kann, besuchen Sie ihn auf der Formnext am Stand D98 in Halle 12.0.
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