Additiver 3D-Druck von Hartmetallen: Innovation aus Bayreuth prämiert

Eine Bachelorarbeit der Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) hat den Innovationspreis 2024 der Forschungsvereinigung Neue Materialien e.V. erhalten. Die Arbeit untersucht die additive Fertigung von Wolframkarbid-Kobalt-Hartmetallen, die besonders in Bereichen mit hohen Verschleißanforderungen, etwa im Werkzeugbau, verwendet werden. Ziel war es, eine kosteneffiziente Fertigungsmethode zu entwickeln, die gleichzeitig komplexe Geometrien, wie interne Kühlkanäle, ermöglicht.

Im Zentrum der Forschung stand ein 3D-Druckverfahren auf Basis des Fused Deposition Modeling (FDM). Dabei wurde ein speziell entwickeltes Filament eingesetzt, das Hartmetallpartikel in einer Matrix aus Bindemetall und Bindemittel integriert. Dieses Material macht es möglich, Hartmetall für den 3D-Druck zu verarbeiten, ein bisher schwierig umzusetzender Schritt. Der Fokus lag auf der Optimierung der Prozessparameter, um Bauteile mit minimaler Porosität und einer Härte von 1.600 HV zu erzielen.

Die Arbeit wurde im Rahmen eines öffentlich geförderten Projekts im Bereich Metalle der NMB betreut und von der Universität Bayreuth begleitet. Die Ergebnisse bieten eine vielversprechende Grundlage für die industrielle Anwendung des 3D-Drucks von Hartmetallen. Die Jury lobte insbesondere die hohe Anwendungsrelevanz der Arbeit und den Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger und kosteneffizienter Fertigungsprozesse.

Das Projekt wurde im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Es zielt darauf ab, die Lebensdauer von Fräswerkzeugen um mindestens 10 % zu erhöhen, die Fertigungskosten um 30 % zu senken und eine Materialeinsparung von 45 % zu erreichen.

Mit der Verleihung des Preises unterstreicht die Forschungsvereinigung Neue Materialien e.V. die Bedeutung der Nachwuchsförderung in den Materialwissenschaften und unterstützt die Weiterentwicklung innovativer Fertigungstechnologien.