ExOne lizenziert das 3D-Druckverfahren für leichtes Keramikmetall vom Oak Ridge National Laboratory

Das Unternehmen ExOne, das weltweit führende Unternehmen für industrielle Sand- und Metall-3D-Drucker mit Binder-Jetting-Technologie, gab bekannt, dass es vom Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des US-Energieministeriums eine zum Patent angemeldete Methode zum 3D-Druck von Aluminium-infiltrierte Borcarbid (B4C) -Kollimatoren und andere Komponenten für die Neutronenbildgebung lizenziert hat.

Die Forscher von ORNL entwickelten die Methode des 3D-Drucks auf dem ExOne M-Flex, einem 3D-Drucker, der mithilfe der Binder-Jetting-Technologie Objekte aus Metallen wie Edelstahl, Bronze oder Wolfram sowie Sand, Keramik und Verbundwerkstoffen in 3D druckt.

In diesem Fall entwickelte ein Team von ORNL unter der Leitung von David C. Anderson, Gruppenleiter für Instrumententechnik, ein Verfahren zum 3D-Drucken von Objekten in B4C, einem neutronenabsorbierenden Material, und infiltrierte die Objekte anschließend mit Aluminium. Infiltration ist, wenn ein Material wie Wasser in einem Schwamm benetzt oder von einem anderen Material absorbiert wird. Das fertige aluminiuminfiltrierte B4C-Material ist als Metallmatrix-Verbundwerkstoff, eine Art Cermet, bekannt. Miterfinder dieses Verfahrens sind unter anderem Amy Elliott und Bianca Haberl von ORNL.

Die Entwicklung ist bedeutend, da Aluminium-infiltriertes B4C starke, aber leichte Eigenschaften sowie energieabsorbierende Eigenschaften aufweist, die insbesondere bei Neutronenstreuungsinstrumenten von Nutzen sind und es Forschern ermöglichen, Daten bis auf atomare Ebene zu erfassen. Diese Daten werden dann als Bild ausgedrückt, ähnlich wie Daten in einer Digitalkamera als Bild dargestellt werden.

“Es liefert Ergebnisse, die Röntgenstrahlen nicht liefern können. Neutronen können leichte Elemente wie Wasserstoff oder Wasser nachweisen, aber sie dringen auch durch schwere Elemente wie Blei, wodurch komplexe Prozesse in situ analysiert werden können“, erklärte Dan Brunermer, Technischer Mitarbeiter der ExOne Company.

ExOne beabsichtigt, die Lizenz zur Kommerzialisierung der 3D-Produktion von mit Aluminium infiltrierten B4C-Objekten zu nutzen, z.B. Abschirmausrüstung und Komponenten für Neutronenstreuungsinstrumente.

Bei der Verwendung traditioneller Methoden sind die Formen der Kollimatoren, die von den Herstellern hergestellt werden können, begrenzt, was auch die Art der Forschung und andere Arbeiten einschränkt, die mit ihnen durchgeführt werden könnten. Die neue Methode zur Erstellung von B4C-Objekten öffnet die Tür für neue Arten von Objekten, die zum Ablenken oder Absorbieren von Energie dienen und Menschen und Umwelt vor Strahlung schützen können.

Das in der Lizenzvereinbarung erfasste geistige Eigentum umfasst die anhängige US-Patentanmeldung Nr. 16/155,134 mit dem Titel “Collimators and Other Components from Neutron Absorbing Materials Using Additive Manufacturing” sowie zwei zusätzliche vorläufige Anmeldungen. Im Rahmen der Vereinbarung wird sich ExOne auch mit der laufenden 3D-Druckproduktion einer Vielzahl von B4C-Matrixkomponenten befassen, die in Neutronenstreuungsexperimenten bei ORNL verwendet werden.

Mit dem neuen Material B4C bietet ExOne seinen Kunden jetzt auch die Möglichkeit, ein Metallmaterial, das leichter als Bronze ist, in 3D zu drucken. Die 3D-Metalldrucker von ExOne, wie der neue X1 25PRO, können heute Objekte aus mehr als sechs qualifizierten Metallmaterialien in 3D drucken.

“Diese Forschung und die daraus resultierenden Lizenzvereinbarungen belegen den Wert, den die DOE Manufacturing Demonstration Facility bei ORNL für das verarbeitende Gewerbe und die Wissenschaft insgesamt bietet”, sagte Brunermer.