DIELEKTRO

Die Additive Fertigung und insbesondere das Laserstrahlschmelzen findet im industriellen Umfeld immer weitere Einsatzbereiche. Ein Hauptfaktor für diese Entwicklung ist das immer größer werdende Prozessverständnis sowie die steigende Anzahl an Werkstoffen, die verarbeitet werden können. Das vorliegende Prozessverständnis beschränkt sich derzeit jedoch noch auf Monomaterialbauteile, das heißt Bauteile, welche aus einem Werkstoff bestehen. Auch ist die Herstellung Hybrider oder 2-D-Multimaterialbauteile, die sich durch einen Materialwechsel in Aufbaurichtung auszeichnen, bereits weit verbreitet. In einem am Fraunhofer IGCV entwickelten Prozess ist es nun möglich, auch Bauteile aus zwei unterschiedliche Werkstoffen zu fertigen, die eine beliebige Verteilung beider Materialien sowohl in Aufbaurichtung als auch in der Bauebene aufweisen. Aufgrund der beliebigen Materialverteilung in allen Raumachsen, werden diese Strukturen als 3-D-Multimaterialbauteile bezeichnet.

Im Teilprojekt DIELEKTRO soll die Kombination von metallischen Strukturbauteilen mit elektrischen Komponenten realisiert werden. Die direkte Fertigung und Integration hochwertige Kondensatoren und thermoelektrischer Generatoren wird angestrebt. Hierzu ist der Ausbau der Möglichkeiten für die Multimaterialverarbeitung notwendig. Im Speziellen muss der Fertigungsprozess für nichtleitende Materialien (unterschiedliche Keramikwerkstoffe) und sehr spezielle Metalllegierungen zur Erzeugung des thermoelektrischen Effekts qualifiziert werden.

Die möglichen Anwendungen im Sinne eines Fernzieles beinhalten die Erzeugung und kurzzeitige Speicherung von elektrischer Energie aus Abwärme. Für die Automobilindustrie kann hier die Gewinnung elektrischer Energie aus Abwärme im Abgassystem eine Zielanwendung sein. Hier lässt sich auch die Integration eines thermoelektrischen Generators in den Katalysator des Automobils anvisieren. Für medizinische Anwendungen wäre die Erzeugung elektrische Energie im Inneren von Implantaten aufgrund der Körperwärme ein mögliches Anwendungsziel.

Sowohl die Realisierung der integrierten elektrischen Komponenten, als auch die dazu passenden Anwendungen entsprechen heute noch nicht dem Stand der Technik. Anspruch des vorgestellten Teilprojektes DIELEKTRO wird es daher sein eine prinzipielle Machbarkeit in diesen Bereichen aufzuzeigen.

Arten des Multimaterialeinsatzes
© Fraunhofer IGCV
Arten des Multimaterialeinsatzes
Laserstrahlgeschmolzenes Multimaterialbauteil – Angussstutzen aus CuCr1Zr und Werkzeugstahl 1.2709
© Fraunhofer IGCV
Laserstrahlgeschmolzenes Multimaterialbauteil – Angussstutzen aus CuCr1Zr und Werkzeugstahl 1.2709
Laserstrahlgeschmolzenes Multimaterialbauteil aus CuCr1Zr  und Werkzeugstahl 1.2709. Darstellung der Leistungsfähigkeit der Multimaterialverarbeitung im Projekt DIELEKTRO
© Fraunhofer IGCV
Laserstrahlgeschmolzenes Multimaterialbauteil aus CuCr1Zr und Werkzeugstahl 1.2709. Darstellung der Leistungsfähigkeit der Multimaterialverarbeitung im Projekt DIELEKTRO

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