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Ressourceneffizientes Zerstäubungsverfahren ermöglicht hochqualitatives Metallpulver für die additive Fertigung

Das Innovationsprojekt „Pegasus“ steht für die kosten- und materialeffiziente Herstellung von Aluminium-Legierungspulver für die additive Fertigung. Ziel der sich zusammengeschlossenen Unternehmen Indutherm Gießtechnologie GmbH und DHCAE Tools GmbH, gemeinsam mit der Universität Bremen und dem Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien - IWT ist es, ein neuartiges Druck-Gas-Zerstäubungsverfahren zur Herstellung hochwertiger Legierungspulver zu entwickeln, welche in immer mehr 3D-Druckverfahren benötigt werden. Die Technologie soll in existierenden Pulververdüsungsanlagen eingesetzt werden und eine kosten- und ressourceneffiziente Herstellung hochqualitativer Pulver ermöglichen. Das Projekt wird über drei Jahre aus Mitteln des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert und hat ein Fördervolumen von rund 664.000 Euro. Ein entsprechender Antrag wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im November 2019 bewilligt.

Materialausbeute liegt derzeit deutlich unter 50% 

In immer größer werdenden Bereichen der Industrie spielt die additive Fertigung zur Herstellung von funktionsintegrierten und hochkomplexen Bauteilen zunehmend eine wichtigere Rolle. Zugleich steigen die Erwartungen, neue Anwendungsfelder und Märkte zu erschließen und dabei Qualität, Material- und Kosteneffizienz weiter zu verbessern. Die hierfür erforderlichen Anstrengungen betreffen nicht nur den additiven Kernprozess, sondern die gesamte Prozesskette zur Herstellung der eingesetzten Materialien. Besonders bei der metallpulverbasierten additiven Fertigung stellt die Materialeffizienz eine enorme Herausforderung dar, weil möglichst viel des im Pulverherstellungsprozess ausgebrachten Materials im laseradditiven Schmelzprozess in Bauteile umgesetzt werden soll. Gegenwärtige Materialausbeuten von teilweise deutlich unter 50% sind für viele potentielle neue Anwendungen aufgrund der hohen Materialkosten zu gering. Die Automobil- und Flugzeugindustrie bietet zwar enorme Möglichkeiten den Leichtbau mittels additiv gefertigter Aluminiumbauteile zu revolutionieren, bislang existieren jedoch lediglich wenige Business Cases, so dass sich die Technologie nur sehr langsam etablieren und Ihr volles Potential entfalten kann. 

Um die Prozesseffizienz ohne Verlust der Bauteilqualität zu erhöhen und die Anforderungen an die Metallpulverausbeute zu steigern, haben sich die Projektpartner von „Pegasus“ zum Ziel gesetzt, die Herstellung hochqualitativer Aluminiumpulver für die additive Fertigung deutlich wirtschaftlicher und ressourcenschonender zu gestalten und die Wettbewerbsfähigkeit additiv hergestellter Aluminiumbauteile langfristig zu erhöhen. Mit einem neuen Druck-Gas-Zerstäubungsverfahren soll eine möglichst enge Korngrößenverteilung des Rohpulvers realisiert werden, um so eine deutlich höhere Metallpulverausbringung zu erzielen und die Materialeffizienz des Verdüsungsprozesses zu steigern. Dies hat aus ökonomischer und ökologischer Sicht gegenüber der derzeitigen Close-Coupled-Zerstäubung bedeutende Vorteile für die Wirtschaftlichkeit von laseradditiv gefertigten Bauteilen. 

Die Idee zu „Pegasus“ ist im Rahmen des Innovationsnetzwerks PREVON - Production Evolution Network entstanden, das ebenfalls über das ZIM-Programm gefördert wird. Im Zuge der Netzwerkmitgliedschaft werden die Partner aktiv bei der Identifizierung und Initiierung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten sowie der Sicherstellung von Finanzierungen durch Fördermittelakquise unterstützt. Die Mitglieder werden bei der Entwicklung neuer Technologien intensiv begleitet, um ihre Wettbewerbsfähigkeit im Bereich neuartiger Fertigungsverfahren für die industrielle Nutzung von innovativen Materialien zu steigern. Das Netzwerkmanagement hat die IWS Innovations- und Wissensstrategien GmbH übernommen, die eine breite Palette an technischen Innovationsvorhaben betreut.

Projektpartner