Neue Methode verbessert 3D-Druck von Metallteilen

Forscher steuern Metall-Mikrostruktur für besseren 3D-Druck

Das Wichtigste in Kürze

Forscher der Cornell University haben eine Methode entwickelt, um die Mikrostruktur von Metallen während des 3D-Drucks gezielt zu steuern.
Durch Anpassung der Legierungszusammensetzung lassen sich unerwünschte säulenartige Kornstrukturen vermeiden, was die Festigkeit der gedruckten Teile erhöht.
Die Ergebnisse könnten zu zuverlässigeren Metallteilen für den industriellen 3D-Druck führen.
Die Forschung nutzt hochenergetische Synchrotronstrahlung, um die schnellen Phasenübergänge während des Druckprozesses zu analysieren.
Die Erkenntnisse könnten den 3D-Druck von Metall für Anwendungen in der Automobil- und Elektronikindustrie verbessern.

Neue Erkenntnisse zur Metall-Mikrostruktur im 3D-Druck

Metalle durchlaufen beim 3D-Druck schnelle Phasenübergänge. Diese beeinflussen die Mikrostruktur des Endprodukts und damit dessen mechanische Eigenschaften. Forscher der Cornell University haben nun eine Methode entwickelt, um diese Mikrostruktur gezielt zu steuern.

Probleme mit säulenartigen Kornstrukturen

Viele Metalle, die im 3D-Druck verwendet werden, neigen dazu, säulenartige Kornstrukturen zu bilden. Diese können das Material in bestimmten Richtungen schwächen. Das Team um Atieh Moridi, Assistenzprofessorin an der Cornell University, hat herausgefunden, dass sich diese Strukturen durch gezielte Anpassung der Legierungszusammensetzung vermeiden lassen.

Legierungsanpassung als Lösung

Durch Veränderung des Verhältnisses von Mangan und Eisen in der Ausgangslegierung konnten die Forscher das Kornwachstum stören, die Korngröße verringern und die Streckgrenze des Metalls verbessern. Diese Mikrostrukturanpassung führt zu homogeneren und belastbareren Bauteilen.

Synchrotronstrahlung ermöglicht präzise Analyse

Die schnellen Phasenübergänge während des 3D-Drucks erschweren die Untersuchung der Mikrostrukturveränderungen. Das Forschungsteam nutzte die Cornell High Energy Synchrotron Source, um detaillierte Daten in Bruchteilen einer Sekunde zu erfassen. Diese Methode ermöglichte es, eine Zwischenphase zu identifizieren, die zur Verfeinerung der Kornstruktur beiträgt.

Relevanz für industrielle Anwendungen

Die Erkenntnisse könnten den 3D-Druck von Metallteilen revolutionieren. Verbesserte Materialeigenschaften ermöglichen langlebigere und zuverlässigere Bauteile. Dies könnte besonders für Branchen wie die Automobil- und Elektronikindustrie von Bedeutung sein.

Unsere Einschätzung

Die Forschung der Cornell University liefert wertvolle Erkenntnisse für den metallischen 3D-Druck. Die Möglichkeit, die Mikrostruktur gezielt zu beeinflussen, könnte die Qualität und Zuverlässigkeit von additiv gefertigten Metallteilen erheblich verbessern. Besonders für industrielle Anwendungen ist dies ein bedeutender Fortschritt.