Weniger Fehler im 3D-Metalldruck dank Magnetfeldern

Das Wichtigste in Kürze

Forscher der University College London (UCL) und der University of Greenwich haben eine Methode entwickelt, um Fehler in 3D-gedruckten Metallkomponenten zu reduzieren.
Durch den Einsatz von Magnetfeldern während des Druckprozesses konnten Porenbildungen um 80 % verringert werden.
Die Studie basiert auf hochauflösender Röntgenbildgebung, die den Einfluss von Lasern auf Metall in Echtzeit untersucht.
Diese Technik könnte die Qualität sicherheitskritischer Bauteile für Luftfahrt und Motorsport erheblich verbessern.
Die Umsetzung in der industriellen Fertigung wird noch einige Jahre dauern.

Wie entstehen Fehler beim 3D-Druck von Metallen?

Beim 3D-Druck von Metalllegierungen wird ein hochfokussierter Laser verwendet, um Metallpulver schichtweise zu schmelzen. Dabei entsteht eine schmale, schlüssellochförmige Vertiefung im geschmolzenen Metall. Diese sogenannte „Keyhole“-Struktur kann instabil werden, wodurch kleine Gasblasen eingeschlossen werden. Diese Blasen führen zu Poren in der fertigen Komponente, was deren mechanische Stabilität beeinträchtigt.

Magnetfelder als Lösung

Die Forscher fanden heraus, dass die Anwendung eines Magnetfelds während des Druckprozesses die Bildung dieser Poren erheblich reduzieren kann. Das Magnetfeld erzeugt thermische und elektrische Kräfte, die den geschmolzenen Metallfluss stabilisieren. Dadurch bleibt die Keyhole-Struktur stabiler und es entstehen weniger Defekte.

Experimentelle Bestätigung

Um diese Theorie zu testen, nutzte das Team hochauflösende Synchrotron-Röntgenbildgebung. Diese Technik ermöglichte es, den Druckprozess mit über 100.000 Bildern pro Sekunde zu analysieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anwendung eines Magnetfelds die Porenbildung um 80 % reduzierte.

Potenzielle Anwendungen

Sollte diese Technik in der industriellen Fertigung etabliert werden, könnten sicherheitskritische Bauteile wie Flugzeugkomponenten oder Teile für den Motorsport zuverlässiger hergestellt werden. Auch in der Medizintechnik, etwa bei künstlichen Hüftgelenken, könnten stabilere Implantate produziert werden.

Herausforderungen bei der Umsetzung

Bevor diese Methode in großem Maßstab angewendet werden kann, müssen technische Herausforderungen überwunden werden. Die Integration von Magnetfeldern in bestehende 3D-Druckprozesse erfordert Anpassungen an Maschinen und Produktionsabläufe. Experten gehen davon aus, dass es noch einige Jahre dauern wird, bis die Technik in der Industrie ankommt.

Unsere Einschätzung

Die Forschungsergebnisse zeigen eine vielversprechende Möglichkeit, die Qualität von 3D-gedruckten Metallbauteilen zu verbessern. Besonders für sicherheitskritische Anwendungen könnte diese Methode einen großen Fortschritt bedeuten. Allerdings bleibt abzuwarten, wie schnell sich die Technologie in der industriellen Produktion durchsetzen lässt.