Advanced Structured Materials

Die additive Fertigung bietet einzigartige Möglichkeiten zur Herstellung komplexer Bauteile, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht oder nur sehr schwer zu realisieren sind. Das Potenzial der additiven Fertigung von Aluminiumlegierungen ist im Bereich des Prototyping bereits erkannt, birgt aber noch Potenzial in Bezug auf die Optimierung der verwendeten Materialien und vor allem in der Massenproduktion. Durch das große Wachstum in verschiedenen Anwendungsbereichen werden die strukturmechanischen Eigenschaften immer wichtiger. Die Ausprägung von Anisotropien, Vorzugsrichtungen und Schwachstellen im Gefüge variiert mit dem betrachteten Material, und völlig gegensätzliche Verhaltensmuster sind keine Seltenheit. Daher wird es immer wichtiger, genaue Kenntnisse über die mechanischen Eigenschaften von additiv gefertigten Bauteilen zu gewinnen. Ein Ziel meiner Forschung ist es, einen Überblick über die mechanischen Eigenschaften der additiv gefertigten Legierung AlSi10Mg zu geben. Insbesondere wird der Einfluss verschiedener Wärmebehandlungen und die Ausrichtung der Bauteile in der gebauten Umgebung untersucht. AlSi10Mg ist die am häufigsten verwendete Legierung für das selektive Laserschmelzen, gefolgt von AlSi12. Beide Legierungen sind nicht für die additive Fertigung optimiert, da sie für den Guss entwickelt und optimiert wurden. Ein weiteres Ziel meiner Forschung ist es daher, eine Legierung zu entwickeln, die für die additive Fertigung optimiert ist. Die AlSi-Legierung wird ohne Legierungselemente entwickelt, da diese in den derzeit verwendeten Aluminiumlegierungen enthalten sind, die für Gussverfahren optimiert wurden. Anschließend wird das additive Fertigungsverfahren mit integrierter Wärmebehandlung unter Verwendung der neuartigen AlSi-Legierung entwickelt und optimiert.

Forscher: Enes Sert (M.Eng.)

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines biologisch abbaubaren, antimikrobiellen Polymerpulvers auf der Grundlage von wiederaufbereitetem Ausschusspulver PA12 aus dem selektiven Lasersinterverfahren. Das Pulver soll anschließend wieder für die Herstellung von Bauteilen im selektiven Lasersinterverfahren verwendet werden. Das dafür geeignete Polymerpulver sollte neben antiviralen Eigenschaften auch Thermostabilität, Farbechtheit und UV-Verträglichkeit aufweisen. Bisher sind auf dem Markt nur Pulver auf PLA-Basis mit Nanokupferzusätzen erhältlich, die deutlich teurer sind als herkömmliche Kunststoffpulver. Da PLA nur in industriellen Kompostieranlagen abbaubar ist und einen großen CO2-Fußabdruck hat, soll hier eine alternative Basis (PA12) gefunden werden. Derzeitig am Markt verfügbares Kunststoffgranulat mit den gewünschten Eigenschaften kostet über 90 €/kg und damit fast dreimal so viel wie herkömmliches PLA-Pulver. Zur Realisierung des Projektes soll ein Recycling-Kreislauf entwickelt werden, in dem das thermisch belastete Grundpolymer PA12 wiederaufbereitet und anschließend mit geeigneten Additiven wie Titanoxid (TiO2) versetzt wird. Durch den Einsatz der neuen Materialien kann sowohl ein ökologischer als auch ein ökonomischer Fortschritt erzielt werden, Fortschritte erzielt werden, da auf teure, nicht biologisch abbaubare Materialien verzichtet wird.

Neben der Integration verschiedener Zusatzstoffe, wie TiO2, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten, besteht ein weiterer Teil dieses Projekts in der Entwicklung einer geeigneten Recyclingtechnologie für das beim selektiven Lasersintern anfallende Ausschusspulver. Bislang ist eine vollständige Wiederverwendung des ungesinterten Restpulvers nicht möglich, da das Material während des Bauprozesses einem thermischen Abbau unterliegt.

Forscher: Philippe du Maire (M.Eng.)