{"id":24774,"date":"2020-07-06T00:01:11","date_gmt":"2020-07-05T22:01:11","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=24774"},"modified":"2020-07-06T15:03:40","modified_gmt":"2020-07-06T13:03:40","slug":"damaszener-stahl-050720201","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/damaszener-stahl-050720201\/","title":{"rendered":"Max-Planck-Institut und Fraunhofer erforschen Druck mit Damaszener Stahl"},"content":{"rendered":"

Damaszener Stahl ist eine Stahlsorte, die im Altertum f\u00fcr Schwertklingen verwendet wurde. Nun haben das Max-Planck-Institut f\u00fcr Eisenforschung (MPIE)<\/strong> und das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Lasertechnik (ILT)<\/strong> ein Verfahren entwickelt, das den Druck von Damaszener Stahl Schicht f\u00fcr Schicht per 3D-Laserdrucker erm\u00f6glicht, wobei jede Schichtdicke einzeln festgelegt werden kann. Damaszener Stahl ist daf\u00fcr bekannt, dass er besonders fest und z\u00e4h ist, weil er aus Schichten verschiedener Eisenlegierungen zusammengesetzt ist, aber zugleich \u00fcber einen weichen Kern verf\u00fcgen kann. Dank des entwickelten 3D-Druckverfahrens k\u00f6nnten nun Bauteile oder Werkzeuge f\u00fcr die Luft-und Raumfahrt von den positiven Eigenschaften des Stahls profitieren. Andere Stahlsorten mit vergleichbaren Eigenschaften k\u00f6nnen bisher nicht f\u00fcr die additive Fertigung<\/a> verwendet werden, weshalb die Entwicklung des Drucks mit Damaszener Stahl als Verbundwerkstoff einen Umbruch darstellen k\u00f6nnte.<\/p>\n

Keltische Schmiede verwendeten verschiedene Eisenlegierungen und konnten so Schwerter mit unterschiedlichen Eigenschaften von weich und z\u00e4h bis fest und spr\u00f6de fertigen. Das Verfahren wurde stetig weiterentwickelt bis schlie\u00dflich sehr d\u00fcnne Schichten Eisenlegierung aufgetragen wurden, um die mechanischen Eigenschaften zu optimieren. Aus diesem Grund ist Damaszener Stahl f\u00fcr dessen Maserung bekannt, bei der sich die verschiedenen Legierungen abzeichnen. Heutzutage ist es m\u00f6glich, aus nur einem einzigen Material mittels feiner Schichtung einen Stahl zu entwickeln, der Damaszener Stahl<\/strong> gleicht.<\/p>\n

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Damaszener Stahl l\u00e4sst sich an dessen Maserung erkennen (Bildnachweis: Frank Vinken)<\/p><\/div>\n

Die Entwicklung eines Verbundwerkstoffes mit variabler Schichth\u00e4rte<\/h3>\n

Der erste Schritt des Prozesses bestand darin, eine Legierung zu entwickeln, mit der die gew\u00fcnschten Eigenschaften erreicht werden konnten. Folglich haben die Forscher einen Verbundwerkstoff aus Eisen, Nickel und Titan entwickelt. Um die gew\u00fcnschten Metallstrukturen<\/a> erzeugen zu k\u00f6nnen, haben die Forscher den 3D-Druckprozess nach jeder neu aufgetragenen Schicht f\u00fcr eine gewisse Zeit den Druckprozess pausiert. „Damit k\u00f6nnen wir bereits w\u00e4hrend des 3D-Drucks gezielt die Mikrostruktur der einzelnen Schichten ver\u00e4ndern, sodass das finale Bauteil die gew\u00fcnschten Eigenschaften erh\u00e4lt \u2013 und dies ganz ohne nachtr\u00e4gliche W\u00e4rmebehandlung des Stahls“,<\/em> erkl\u00e4rt Philipp K\u00fcrnsteiner, Postdoktorand am Max-Planck-Institut f\u00fcr Eisenforschung.<\/p>

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Mit Hilfe eines Lasers, wird, \u00e4hnlich wie beim Laserschmelz-Verfahrens<\/a>, schmilzt der Laserstrahl das Material, um es in in die gew\u00fcnschte Form zu bringen. K\u00fcrnsteiner erkl\u00e4rt den Grundgedanken des Laserdruckverfahrens folgenderma\u00dfen: „Unter bestimmten Voraussetzungen bilden sich jedoch kleine Nickel-Titan-Mikrostrukturen, die dann f\u00fcr eine besondere H\u00e4rte sorgen.<\/em>“ Um dies zu erreichen, pausieren die Forscher den Druckvorgang nach jeder Schicht bis die Temperatur des Metalls auf unter 195 \u00b0C gesunken ist. Bei dieser Temperatur findet im Stahl eine Umwandlung der Kristallstruktur statt. Nachdem diese Umwandlung stattgefunden hat, wird die n\u00e4chste Schicht abgeschieden, welche die erstarrte Schicht folglich erneut erw\u00e4rmt, was zur Bildung von aush\u00e4rtenden Ausscheidungen f\u00fchrt. Bei dieser Temperatur findet im Stahl eine Umwandlung der Kristallstruktur statt. Nachdem diese Umwandlung stattgefunden hat, wird die n\u00e4chste Schicht abgeschieden, die die erstarrte Schicht wieder erw\u00e4rmt, was zur Bildung von Ausscheidungen f\u00fchrt. Wie Philipp K\u00fcrnsteiner erkl\u00e4rt, sind es diese Mikrostrukturen, die den Stahl h\u00e4rten. Wenn die n\u00e4chste Schicht direkt und ohne Unterbrechung hinzugef\u00fcgt wird, bleibt die Schicht weicher. Am Ende besteht das geformte Teil aus einem Verbundwerkstoff, der aus Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften besteht, indem sie in ihrer H\u00e4rte variieren.<\/p>\n

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Es k\u00f6nnen Schichten verschiedener H\u00e4rtegrade erzeugt werden (Bildnachweis: Philipp K\u00fcrnsteiner, Max-Planck-Institut f\u00fcr Eisenforschung GmbH)<\/p><\/div>\n

Anzuf\u00fcgen ist an dieser Stelle, dass es noch zahlreiche weitere Parameter gibt, die w\u00e4hrend des 3D-Druckprozesses Einfluss auf die Mikrostrukturen nehmen k\u00f6nnen. So spielen beispielsweise die Laserenergie, der Fokus und die Druckgeschwindigkeit eine bedeutende Rolle in der Bildung von Ausscheidungen. Den Forschern ist es gelungen, w\u00fcrfelf\u00f6rmige Werkst\u00fccke mit Seitenl\u00e4ngen von wenigen Zentimetern als Prototypen f\u00fcr Objekte mit komplexeren Geometrien herzustellen. Eric J\u00e4gle, Leiter der Gruppe „Legierungen f\u00fcr die Additive Fertigung“ am MPIE, folgert: „Dank unseres Konzepts der lokalen Kontrolle lie\u00dfe sich das in einem einzigen Fertigungsschritt realisieren \u2013 ganz ohne die bisher f\u00fcr eine Oberfl\u00e4chenh\u00e4rtung n\u00f6tigen weiteren Verfahrensschritte.<\/em>\u201c<\/p>\n

*Nachweis Beitragbild: Frank Vinken.<\/em><\/p>\n

Was denken Sie \u00fcber die Erzeugung des Damaszener Stahls mittels der additiven Fertigung? Welche Chancen bietet dies f\u00fcr die Luft-und Raumfahrt? M\u00f6chten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der\u00a0Additiven Fertigung<\/a>\u00a0direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>\u00a0und folgen Sie uns auf\u00a0Facebook<\/a>\u00a0und\u00a0Twitter<\/a>\u00a0um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Au\u00dferdem sind wir auch auf\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0und auf\u00a0Youtube<\/a>\u00a0zu finden!<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Damaszener Stahl ist eine Stahlsorte, die im Altertum f\u00fcr Schwertklingen verwendet wurde. Nun haben das Max-Planck-Institut f\u00fcr Eisenforschung (MPIE) und das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Lasertechnik (ILT) ein Verfahren entwickelt, das den Druck von Damaszener Stahl Schicht f\u00fcr Schicht per 3D-Laserdrucker erm\u00f6glicht,…<\/p>\n","protected":false},"author":6071,"featured_media":24775,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"content-type":"","footnotes":""},"categories":[38,37,49],"tags":[],"class_list":["post-24774","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3d-materialien","category-3d-technologie","category-aktuelles"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24774","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6071"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=24774"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24774\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":24808,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24774\/revisions\/24808"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/24775"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=24774"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=24774"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=24774"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}