Die additive Fertigung mittels Laser-Strahlschmelzverfahren wurde von den Wissenschaftlern des Lehrstuhls Fertigungstechnik der Universität Duisburg-Essen, des Lehrstuhls für Metallische Werkstoffe der Universität des Saarlandes und des Leibniz-Instituts für Werkstofforientierte Technologien in dem 28-monatigen IGF-Projekt "Laser-Strahlschmelzen amorpher Metallpulver – Entwicklung einer synergetischen Wertschöpfungskette durch Prozessoptimierung" (LaSaM) erfolgreich optimiert.
Im Vorgängerprojekt OptMetGlas wurde die Herstellung auf Zirkonium basierender amorpher Metalle mittels Laser-Strahlschmelzen bereits erfolgreich demonstriert. Auf Grundlage dessen wurden im IGF-Projekt LaSaM die Eignung von Silizium- und Silizium-Zinn-Derivaten der Legierung Vitreloy 101 (Vit101, Cu47Ti34Zr11Ni8) als Ausgangsmaterial zur Herstellung additiv gefertigter Bauteile mittels Laser-Strahlschmelzen untersucht. Es wurde gezeigt, dass nach vereinzelter Anpassung der Prozessparameter hochdichte und vollamorphe Proben mit einer Volumenenergiedichte zwischen 25 und 35 J/mm3 erzeugt werden können. Um ungewollter, prozessbedingter Kristallisation entgegenzuwirken, kann die Wartezeit zwischen zwei Vektoren verlängert werden. Während des Laser-Strahlschmelzens der untersuchten Legierungen wiesen die Vit101-Derivate aufgrund ihrer niedrigeren Viskosität gegenüber Vit101 hohe Eigenspannungen auf und sind damit für diesen Prozess nicht geeignet. Die additiv mit dem Ausgangspulver Vit101 gefertigten Bauteile zeichnen sich gegossenen Komponenten gegenüber durch gesteigerte Größe und Komplexität aus, zeigen keine plastischen Verformungen und weisen die bisher höchste dokumentierte Biegefestigkeit bei einer mit Laser-Strahlschmelzen hergestellten Probe von 2,47 GPa mit elastischer Dehnung von etwa 2,5 % aus. Somit konnte in diesem Projekt eine Prozesskette zur Herstellung amorpher Baukomponenten in beinahe vielfältiger Größe und Komplexität aus Vit101 demonstriert werden. Die Anlagengröße und der Materialbedarf begrenzen dieses Verfahren, welches aber auf weitere Anlagensysteme übertragen werden kann.
Unternehmen der Pulverherstellung und im Sektor additiver Fertigungsverfahren, häufig KMU, können mit diesen Ergebnissen ihr Portfolio um einen besonders für hochbelastete Spezialanwendungen geeigneten Hochleistungswerkstoff erweitern. Teilergebnisse der Prozesskette des Laser-Strahlschmelzens wurden bereits von Unternehmen in die eigene Prozesskette integriert. Des Weiteren ist die Untersuchung der Nutzbarkeit additiv gefertigter, nachgiebiger Mechanismen für technische Produkte in der Orthopädie in einem ZIM-Projekt geplant.
Für dieses Projekt hat die F.O.M. 613.553 Euro Fördermittel aus dem Programm der "Industriellen Gemeinschaftsforschung" (IGF) eingeworben, die zu 100 % an die beteiligten Forschungseinrichtungen weitergeleitet wurden. Das Projekt wurde durch das BMWK aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Ausführliche Informationen zu diesem erfolgreich beendeten Projekt finden Sie auf der Projektwebseite und in der Erfolgsnote.