Mikrowellenerwärmung (LMH) als günstige Metall-AM-Methode

Forscher der in Israel ansässigen Tel Aviv University untersuchten im Rahmen einer Proof-of-Concept-Studie die Verwendung von lokalisierter Mikrowellenerwärmung (LMH) zur additiven Fertigung von großen sowie groben Metall-Strukturen mit erhöhter Durchsatzrate.

“Im Gegensatz zu typischen lasergestützten AM-Prozessen, die Schicht-für-Schicht-Techniken verwenden, verwendet “lokalisierte Mikrowellenheizungsadditivherstellung (LMH-AM)” kleine Chargen von Metallpulver als additive Elemente,” so heißt es in einem Auszug der Studie.

Die oben erwähnten additiven Elemente deuten sogenannte “Voxel” an. Im Rahmen der neuen Proof-of-Concept-Studie werden die Voxel anhand einer Mikrowellenbestrahlung geschmolzen. Nachdem diese abgekühlt und verfestigt sind, wird dieser Prozess so lange wiederholt bis die gewünschte Struktur erreicht wird, wobei das Metall Voxel für Voxel vereinigt wird.

Bereits im Jahr 2015 kamen schon erste Ideen und Diskussionen in Bezug auf die additive Fertigung mit LMH in der Tel Aviv University auf. Bereits zu dieser Zeit fassten die Forscher ihre Ideen zusammen. Im Rahmen der neuen Studie möchten die Forscher den ersten Ansatz der vorhergegangenen Aufzeichnungen nun weiterverfolgen. Hierbei handelt es sich um das Experimentieren mit der kontaktlosen, magnetischen Fixierung von Metallpulver in einer “Interaktionsregion”, um den Prozess langfristig zu vereinfachen. Erste Tests zeigten, dass magnetisch eingeschlossene Pulver inkrementell 3D-gedruckt werden können.

Weiters ist “keine mechanische Unterstützung während der Mikrowellenbestrahlungszeiten erforderlich; Daher ist der LMH-AM-Prozess erheblich vereinfacht,” so sagen die Forscher. Aufgrund der positiven Testergebnisse plant das Team nun die Untersuchung des LMH-AM-Prozesses in einer Inert-Gas-Umgebung, “die den Plasmaausstoß eliminiert und somit die erforderliche Mikrowellenleistung auf ein Niveau von etwa 100 W oder weniger reduziert”.

Veröffentlicht wurde diese Proof-of-Concept-Studie bereits unter dem Titel “Inkrementelle Erstarrung (in Richtung 3D-Drucken) von magnetisch eingeschlossenem Metallpulver durch lokalisierte Mikrowellenerwärmung” in dem Online Magazin COMPEL, dem International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering.

Diese Forschung der Tel Aviv University könnte auf lange Sicht zur Produktion von günstigen Metall-3D-Drucker führen. Es bleibt abzuwarten, wie sich die Studie weiter entwickelt.