MULTITRENN

Im Laserstrahlschmelzprozess (LBM-Prozess) wird das verwendete Pulvermaterial selektiv in jeder einzelnen Pulverschicht verfestigt. Das nicht-verfestigte Material aus dem Pulverbett kann nach einem Pulverrecyclingschritt in Form von Sieben wiederverwendet werden. Abhängig vom Volumen des Bauteils ist dies ein Großteil des im Prozess verwendeten Pulvers. Vor allem in Branchen mit hohem Preisdruck, wie es z.B. in der konventionellen Automobilindustrie und der E-Mobility gegeben ist, muss die Wiederverwendung eines großen Anteils des eingesetzten Pulvers sichergestellt werden, um im internationalen Wettbewerb zu bestehen. Das Pulverrecycling ist hier in besonderem Maße für die Wirtschaftlichkeit des LBM-Verfahrens bedeutend.

Aktuell wird bei pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahren fast ausschließlich ein Material in der Baukammer verarbeitet. Daher kann die sortenreine Aufbereitung des Pulvers nach Bauprozessende durch Sieben erfolgen. Dieser Schritt der Wiederaufbereitung ermöglicht im Rahmen des Pulverrecyclings das Abscheiden der im Prozess entstanden Spratzer und Pulveragglomerate.

Bei der im Rahmen des MULTIMATERIAL-Zentrums Augsburg angestrebten Multimaterialverarbeitung mittels pulverbettbasierter Verfahren, werden in der Baukammer mehrere und v.a. verschiedene Materialien verarbeitet. Aufgrund der Durchmischung der Pulverwerkstoffe während des Bauprozesses ist ein Sieben des Werkstoffes zur Wiederaufbereitung nicht ausreichend. Stattdessen ist das Pulverrecycling um einen zusätzlichen Prozessschritt – die sortenreine Pulvertrennung – zu ergänzen. In der Abfallaufbereitungsbranche werden bereits heute unterschiedliche Verfahren eingesetzt, um Werkstoffe sortenrein zu trennen. Das Sortieren und Abscheiden erfolgt dabei unter Ausnutzung unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften, wie der Dichte, magnetischer oder elektrischer Eigenschaften. So kann beispielweise mithilfe von Zentrifugation eine Trennung aufgrund unterschiedlicher Materialdichten erfolgen. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist das Abscheiden von Nichteisenmetallen mittels der Induktion von Wirbelströmen. Allerdings werden im LBM-Prozess hauptsächlich Korngrößenverteilungen von 20 - 63 μm eingesetzt. Dies unterschreitet deutlich die Möglichkeiten bisher bestehender Anlagen, wie sie in der Recyclingwirtschaft eingesetzt werden. Deshalb ist es notwendig, für die in der Additiven Fertigung verwendeten Pulvermaterialien relevante Trennprinzipien zu identifizieren, experimentell zu untersuchen und gezielt weiterzuentwickeln. Das beschriebene Teilprojekt MULTITRENN trägt somit signifikant zur Wirtschaftlichkeit der additiven Multimaterialverarbeitung bei und ermöglicht Vorreitern und frühen Anwendern erst die kommerzielle Umsetzung dieser neuen Technologien.

 

Multimaterial Pulverbett nach dem LBM-Prozess, bestehend aus einer Pulvermischung zwischen Werkzeugstahl und einer Kupferlegierung
© Fraunhofer IGCV
Multimaterial Pulverbett nach dem LBM-Prozess, bestehend aus einer Pulvermischung zwischen Werkzeugstahl und einer Kupferlegierung
 Manuelles Trennen von Werkzeugstahl und der Kupferlegierung mittels Magnetstab
© Fraunhofer IGCV
Manuelles Trennen von Werkzeugstahl und der Kupferlegierung mittels Magnetstab

Zusammenarbeit

Wir finden gerne eine individuelle Lösung für Ihr Anliegen.

Branchenlösungen

Die Schlüsselbranchen des Fraunhofer IGCV:

  • Maschinen- und Anlagenbau
  • Luft- und Raumfahrt
  • Automotive und Nutzfahrzeuge

 

Kompetenzen

Wir gestalten den Weg in die Zukunft des effizienten Engineerings, der vernetzten Produktion und der intelligenten Multimateriallösungen.

Referenzprojekte

Zur Übersicht der Referenzprojekte am Fraunhofer IGCV.