Mitsubishi Electric Corporation und Partner präsentieren 3D-Druck-Verfahren für Magnesiumlegierungen

Die Mitsubishi Electric Corporation, das Magnesium Research Center (MRC) der Universität Kumamoto, die TOHO KINZOKU CO., LTD. und die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) gaben die erste hochpräzise additive Fertigungstechnologie der 3D-Druckindustrie für die Verwendung von Magnesiumlegierungen in einem Drahtlaser-Metall-3D-Drucker über das Verfahren der Directed Energy Deposition (DED) bekannt.

Diese Entwicklung eröffnet neue Möglichkeiten für die Produktion von Bauteilen für Raketen, Autos und Flugzeuge, die leichter und gleichzeitig stabiler als herkömmliche Teile aus Eisen oder Aluminium sind. Dadurch können die Treibstoffeffizienz verbessert und, insbesondere im Raketenbau, die Produktionskosten gesenkt werden. Zudem sind die neuen Fertigungsprozesse energieeffizienter und erzeugen weniger Treibhausgasemissionen als herkömmliche Methoden, was zu einer nachhaltigeren Produktion beiträgt.

Seit September 2022 arbeiten die Konsortialmitglieder an einem gemeinsamen Forschungsprojekt im Rahmen von JAXAs Innovativem Programm für zukünftige Weltraumtransportsysteme. Ziel ist es, das Gewicht von Raketen zu reduzieren und so die Kosten erheblich zu senken. Aufgrund des steigenden Bedarfs an Gewichtsreduzierung in der Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie bei Elektrofahrzeugen gewinnt die Verarbeitung von Magnesiumlegierungen zunehmend an Bedeutung. Herkömmliche Verfahren wie das Druckgießen erschweren jedoch die Herstellung von Hohlstrukturen, und die verbreitete Pulverbettfusion (PBF) birgt Risiken wie Oxidation und Staubexplosionen, die die sichere Herstellung erschweren.

Als Antwort darauf haben die Partner Mitsubishi Electrics Metall-3D-Drucker, der das Draht-Laser-DED-Verfahren nutzt und Metalldraht statt Pulver einsetzt, mit einer hitzebeständigen und nicht brennbaren Magnesiumlegierung namens KUMADAI kombiniert, die vom MRC entwickelt wurde. In Tests wiederholte Mitsubishi Electric den Formgebungsprozess mit dieser Legierung, die von TOHO KINZOKU mit fortschrittlicher Drahtziehtechnologie hergestellt wurde. Das Ergebnis ist eine Technologie, die eine Magnesiumlegierungsdraht als AM-Material nutzt und durch präzise Temperaturkontrollen Verbrennungen verhindert.

JAXAs Bewertung der mit dieser neuen Technologie hergestellten Proben zeigt, dass einige Raketenteile bis zu 20% leichter als herkömmliche Aluminiumlegierungsstrukturen sein könnten. Diese Technologie könnte auch in anderen Bereichen angewendet werden, in denen Gewichtsreduktion erforderlich ist, einschließlich verschiedener Transportausrüstungen und Robotikkomponenten. Weitere Forschung und Entwicklung zielt darauf ab, diese Technologie bis 2029 zu kommerzialisieren.

Die Zusammenarbeit zwischen Mitsubishi Electric, MRC, TOHO KINZOKU und JAXA verdeutlicht das Potenzial moderner 3D-Drucktechnologien zur Herstellung leichter und stabiler Bauteile bei gleichzeitiger Förderung von Nachhaltigkeit und Effizienz in der industriellen Produktion.