Legierung für 3D-Druck

Trimet Aluminium SE stellt eine neue Aluminiumlegierung für die additive Fertigung vor. Die Legierung trimal®-05AM eignet sich für Serienbauteile mit höchster Festigkeit ohne nachgelagerte Wärmebehandlung. In Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien, Bremen, hat Trimet ein Forschungsprojekt durchgeführt, das die Eignung der neuen Legierung für das SLM-Verfahren im 3D-Druck feststellt. Der neue Werkstoff ermöglicht insbesondere im Transportsektor mit seinem grossen Bedarf an Aluminiumwerkstoffen, den Ausbau der additiven Fertigung voranzutreiben.

Lokal vollständig umgeschmolzen
Unter dem Namen trimal®-05AM bietet Trimet eine Aluminiumlegierung, die der Werkstoffspezialist speziell für die Fertigung von Leichtmetall-Werkstücken im 3D-Druck entwickelt hat. Die Legierung auf Basis des von Trimet entwickelten Werkstoffs trimal®-05 eignet sich für additive Fertigungsverfahren mittels Selektivem Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM) zur Herstellung von Serienbauteilen mit höchsten Festigkeiten ohne nachgelagerte Wärmebehandlung. «Mit der neuen Legierung erschliessen wir dem Werkstoff Aluminium weitere Anwendungsfelder», sagt Thomas Reuther, Mitglied des Vorstands der Trimet Aluminium SE. «Allein der Transportsektor setzt zunehmend auf additive Fertigung und erhöht damit den Bedarf an Werkstoffen, die für dieses Verfahren entwickelt sind.»
Für den 3D-Druck wird die als Masseln abgegossene Legierung zu Pulver verdüst. Dabei wird das Material verflüssigt und unter hohem Druck zu Metalltropfen zerstäubt, die dann zu sphärischen Pulverpartikeln erstarren. Der pulverförmige Werkstoff wird beim Selektiven Laserschmelzen schichtweise auf eine Grundplatte aufgetragen und mittels Laserstrahlung lokal vollständig umgeschmolzen. Nach der Erstarrung liegt eine feste Materialschicht vor. Dieser Zyklus wird so lange wiederholt, bis das Bauteil vollständig erzeugt ist.

Produktion vergleichsweise kostengünstig
Im Unterschied zu konventionellen Gussverfahren kommt der SLM-3D-Druck ohne Werkzeuge und Formen aus. Ein weiterer Vorteil ist die grosse Geome­triefreiheit. So können zum Beispiel gewichtsoptimierte Bauteile mit bionischen Strukturen vergleichsweise kostengünstig erzeugt werden. Nach einer klassischen T6-Wärmebehandlung sind die mechanischen Eigenschaften denen von gegossenen Bauteilen vergleichbar. Das erlaubt auch den Einsatz trimal®-05AM für die Prototypenfertigung.
Trimet hat die Legierung trimal®-05AM in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Werk­stoff­orientierte Technologien Bremen (IWT) einer umfassenden Prüfung unterzogen und den Eignungsnachweis für die additive Fertigung erbracht. Neben der Pulvercharakteristik und der Schichtdicke wurden auch Prozessparameter des SLM-Druckes untersucht. So nehmen der Abstand paralleler Schmelzbahnen und die Verfahrgeschwindigkeit des Laserstrahls massgeblichen Einfluss auf die Bauteileigenschaften. Zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften wurden Zugversuche vor und nach einer klassischen T6-Wärmebehandlung durchgeführt, wie sie zum Beispiel auch bei Kokillengussteilen angewendet wird.

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