BAM veröffentlicht Referenzdaten für Qualitätssicherung im 3D-Druck

Berlin, 22.11.2023 – In den letzten Jahren hat der 3D-Druck mit Werkstoffen wie Titan, Nickel und Stahl in der Produktionsindustrie bedeutende Fortschritte gemacht, wie die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) durch die Veröffentlichung von Referenzdaten bekannt gibt. Durch die schichtweise Erstellung von Bauteilen entstehen einzigartige Materialeigenschaften.

Erstmals veröffentlicht die BAM Referenzdaten zu Werkstoffen aus Titan, Nickel und einem nichtrostenden Stahl, die mittels additiver Fertigung hergestellt wurden. Durch die Verwendung dieser Referenzdaten kann die Qualität und Sicherheit von Bauteilen gewährleistet werden und die Materialentwicklung im Bereich des 3D-Drucks vorangetrieben werden.

Besonders in den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Medizintechnik spielt die Sicherheit der verwendeten Materialien eine zentrale Rolle, da fehlerhafte Bauteile schwerwiegende Folgen haben können. Die additiv gefertigten Bauteile weisen aufgrund ihrer einzigartigen Mikrostrukturen veränderte mechanische, thermische und chemische Eigenschaften auf, die sich beispielsweise in ihrer Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit widerspiegeln.

“Um mögliche Risiken zu reduzieren und die Qualität der 3D-gedruckten Komponenten sicherzustellen, sind zuverlässige Referenzdaten unerlässlich”, erklärt Prof. Birgit Skrotzki, Werkstoffwissenschaftlerin an der BAM. “Unsere Referenzdaten zu den elastischen Eigenschaften von additiv gefertigten Metallen leisten einen wichtigen Beitrag, der nicht nur die Qualität und Sicherheit dieser Bauteile gewährleistet, sondern auch Innovationen in der Materialentwicklung ermöglicht.”

Dr. Birgit Rehmer und Prof. Birgit Skrotzki, Wissenschaftlerinnen der Abteilung Werkstofftechnik und des Kompetenzzentrums Additive Fertigung der BAM, haben mittels der Dynamischen Resonanz Methode (DRM) drei Metalllegierungen charakterisiert. Während des Experiments wurde das Material durch regelmäßige mechanische Impulse angeregt und anschließend wurden die daraus resultierenden Resonanzfrequenzen gemessen.

Bei ihren Untersuchungen haben sie festgestellt, dass 3D-gedruckte Bauteile in Bezug auf ihre elastischen Eigenschaften erhebliche Unterschiede aufweisen können, abhängig von der Baurichtung und der Entnahmerichtung der Proben. Die Auswirkungen der Richtungsabhängigkeit, die bei allen untersuchten Temperaturen festgestellt wurde, sind speziell für Anwendungen wie Turbinenschaufeln von Bedeutung. Bei der Gestaltung von Komponenten, bei denen die Belastungsrichtung eine Rolle spielt, ist dies zu berücksichtigen. Ebenso haben die Parameter des Fertigungsprozesses mittels Additiver Fertigung einen Einfluss auf die Eigenschaften. Durch eine Reduzierung der Pulverschichtdicke ergeben sich beispielsweise bei nichtrostendem Stahl höhere elastische Kennwerte.

In den umfangreichen Datensätzen sind Informationen zu den Verfahren und Parametern der Herstellung, Wärmebehandlungen, Korngröße, Abmessungen und Gewicht der Proben sowie deren Messunsicherheiten enthalten. Konstrukteur*innen, Prüflabore und Forscher*innen können diese Referenzdaten nutzen, um die Leistung additiv gefertigter Materialien zu bewerten, Qualitätsprüfungen durchzuführen und Simulationen zu optimieren. Ab sofort sind die Referenzdaten über die Open-Data-Plattform Zenodo zugänglich.

Die BAM Akademie bietet derzeit eine fünfteilige digitale Vortragsreihe namens “Vielschichtig: Methoden für die Qualitätssicherung in der additiven Fertigung metallischer Bauteile” an. Neben der Entwicklung von Referenzdaten organisiert die BAM regelmäßig Schulungen und Workshops zum Thema additive Fertigung. Die Vortragsreihe läuft bis zum 07.12. In diesem Kontext gewähren Expert*innen der BAM Einblicke in Fertigungsverfahren, Qualitätsprüfung und Materialentwicklung. Eine kostenlose Anmeldung ist für Interessierte unter www.bam-akademie.de möglich.

Schlagwörter: Additive Fertigung + Referenzdaten + Materialentwicklung

Wie bewerten Sie den Schreibstil des Artikels?