Forscher revolutionieren Multimaterial-3D-Druck

Forscher der Washington State University ist es gelungen, den Multimaterial-3D-Druck zu revolutionieren, indem diese ein Objekt aus verschiedenen Materialien in einem Stück auf nur einem 3D-Drucker produzierten.

Während der normale 3D-Druck schon seit langer Zeit Einzug in unserem Alltag hält, ist der Multimaterial-3D-Druck noch eine Neuheit in der Welt der additiven Fertigung. Meist ist dieser mit vielen komplexen Arbeitsschritten verbunden und kommt aufgrund dessen nicht allzu häufig zum Einsatz.

Forschern der Washington State University gelang es nun jedoch diese aufwendigen Schritte zu umgehen und realisierten ein halbmagnetisches Objekt in nur einem 3D-Druck. Unter der Leitung von Amit Bandyopadhyay, Herman und Brita Lindholm produzierte das Forscher-Team 3D-Strukturen aus Metall und Keramik, ebenso wie ein Bimetall-Rohr.

Diese Forschung könnte die Zukunft des Multimaterial-3D-Druck revolutionieren, da Hersteller nun in der Lage sind, Objekte aus mehreren Materialien in nur einer Komponente 3D zu drucken. Überdies können Eigenschaften wie Korrosionsschutz, Wärmeleitung sowie die Umweltanpassungen besser kontrolliert werden. Ein weiterer großer Vorteil ist die Tatsache, dass nun keine Klebstoffe mehr genutzt werden müssen um Multimaterialkomponenten zu erzeugen.

“Dies ist ein Schritt in Richtung der nächsten Stufe der Herstellung und der nächsten Generation von Design, Validierung, Optimierung und Herstellung mit 3D-Druck”, erklärt Bandyopadhyay. “Sie könnten zwei sehr starke Materialien miteinander verbinden, aber ihre Verbindung wird nur so stark sein wie ihr Klebstoff. Multimaterial, additive Fertigung hilft, den Schwachpunkt loszuwerden. “

Zur Realisierung dieses Vorhabens nutzen die Forscher Laser-3D-Druck sowie die Nickel-Chrom-Legierung “Inconel 718” und Kupfer als Materialien. Inconel 718 wird meist bei Anwendungen wie Flüssigbrennstoffraketen und Blechteile für Flugzeugmotoren eingesetzt, da dieses Material eine hohe Hitzebeständigkeit sowie eine schnelle Abkühlzeit aufweist. Nachdem das Forscher-Team dieser Legierung Kupfer hinzufügten verkürzte sich diese Abkühlzeit jedoch um 250 Mal, was eine längere Lebensdauer sowie höhere Kraftstoffeffizienz für Flugzeugmotoren bedeutet.

“Multimaterial additive Manufacturing hat die Türen zu so vielen verschiedenen möglichen Kreationen geöffnet”, kommentiert Bandyopadhyay. “Es hat uns erlaubt, mutiger zu sein und kreativer zu sein. Dies ermöglicht uns, die Zusammensetzung und die Funktionalität eines Produkts beim 3D-Druck zu variieren, was traditionell sehr schwierig ist. Und das in einem einzigen Prozess mit einer einzigen Maschine. “

Die gesamte Multimaterial-3D-Druck Forschung wurde auch unter dem Titel “Additive manufacturing of Inconel 718—Copper alloy bimetallic structure using laser engineered net shaping (LENS™)” veröffentlicht.