Penn State plant “Super-Finishing-Labor” für 3D-gedruckte Metallteile

Die Pennsylvania State University plant die Eröffnung eines “Super-Finishing-Labor” für 3D-gedruckte Metallteile. In diesem sollen roh 3D-gedruckte Metall-Komponenten bis zur fertigen Produktmontage weiterverarbeitet werden.

Ob es sich nun um einen auflösbaren Support für Metall-3D-Drucker oder doch um Mikrofasern als strukturelle Basis für 3D-gedruckte Körperteile handelt, die Pennsylvania State University (Penn State) hat sich schon mit diversen Forschungen im Bereich der additiven Fertigung profiliert. Nun geht die Universität einen Schritt weiter und plant im Rahmen des einjährigen Projekts “Super Finishing von gedruckten Metallteilen für Hochleistungs-Schifffahrtssysteme” die Eröffnung eines “Super-Finishing-Labor”.

Für eben dieses Labor sicherte sich die Penn State University eine Finanzierung in Höhe von 535.000 US-Dollar. Weiters wird dieses Labor die bestehende subtraktive Verarbeitungstechnologie im Factory for Advanced Manufacturing Education (FAME) Lab innerhalb der Harold und Inge Marcus Abteilung für Industrie- und Fertigungstechnik ergänzen. Das gesamte einjährige Projekt zum “Super-Finishing von gedruckten Metallteilen für Hochleistungs-Schifffahrtssysteme” wird im Rahmen des Forschungsinstrumenten-Programms der Universität von Defence, welches über das Büro für Marineforschung des Verteidigungsministeriums betrieben wird, finanziert.

“Die Marine hat ein starkes Interesse an der Identifizierung und Erforschung der technischen Probleme bei der Verwendung von 3D-gedruckten Metallteilen für Marineanwendungen jetzt und in Zukunft”, sagte Ed De Meter, Projektleiter und Professor in der Konstruktionsabteilung. “Sie möchten besser verstehen, wie Teile zu entwerfen sind, und gleichzeitig mögliche Barrieren und auch Vorteile, die zwischen dem Metalldruckprozess und jeder sekundären Verarbeitung, die zur Glättung der Oberflächentextur dieser Teile auftritt, entstehen können.”

Zwar ist es mittlerweile möglich, Objekte und Komponenten fast bis zur finalen Form 3D zu drucken, jedoch müssen diese meist noch nachbearbeitet werden. Auch eine Wärmebehandlung ist meist ein unverzichtbarer Teil des Metall-3D-Drucks, um die Materialeigenschaften zu verbessern.

“Super-Finishing-Prozesse werden verwendet, um Grate zu entfernen und Oberflächen zu glätten”, sagte De Meter. “Alle drei Post-Prozesse werden benötigt, um Teile für anspruchsvolle nationale Verteidigungsanwendungen zu produzieren, zu denen Strahltriebwerke und Seeschiffe gehören. In Teilen wie denen, die die Marine verwendet, gibt es eine Reihe von internen Durchgängen. Wenn das Teil gedruckt wird und die Oberfläche des Gangs rau ist, wird es den Fluss stören; oder wenn in einer Spalte des Teils lose Teile aus dem Druckprozess sind und sie sich während der Anwendung lösen, kann dies nicht nur dazu führen, dass das Teil versagt, sondern dass das gesamte System ausfällt. “

Das Projekt umfasst drei wesentliche Schwerpunkte. Als erstes möchte die Penn State mehr Wissen darüber erlangen, wie fertig 3D-gedruckte Objekte reagieren, wenn diese in komplexe Baugruppen installiert werden. Ein weiterer Schwerpunkt stellt die Endverarbeitung von additiv hergestellten Metallteilen mit Gitterstrukturen dar. Innerhalb dieser Forschung möchte das Penn State Team herausfinden, ob und wie komplexe Prozesse vereinfacht und geglättet werden können.

“Wenn wir feststellen, dass es bei der Fertigstellung dieser Teile Mängel gibt, von denen wir annehmen, dass sie da sein werden, werden wir an der Prozessentwicklung arbeiten wollen”, sagte De Meter.

Der dritte und somit letzte Schwerpunkt dieser Forschung ist Pädagogik. Das Forscher-Team möchte künftig Kurse auf Graduiertenebene anbieten, um deren neu erlerntes Wissen an Nutzer von Finishing-Prozessen für additiv gefertigte Metallteile weiterzugeben. Für diesen Zweck sollen Online-Kurse angeboten werden.