3D-Metalldruck

Im KIT wird Wolfram gedruckt

| Redakteur: Simone Käfer

In Karlsruhe ist es gelungen, Bauteile aus Wolfram zu drucken. Der hohe Schmelzpunkt und seine Härte sind die Herausforderungen bei diesem Werkstoff.
In Karlsruhe ist es gelungen, Bauteile aus Wolfram zu drucken. Der hohe Schmelzpunkt und seine Härte sind die Herausforderungen bei diesem Werkstoff. (Bild: Markus Breig, KIT)

Forscherinnen und Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es gelungen, mit einem handelsüblichen 3D-Drucker das Metall Wolfram zu drucken.

Zum Drucken von Wolfram verwenden die KIT-Forscher das Metall in Pulverform und vermischen es mit einem Bindemittel. Daraus entsteht das Filament. „Um ein möglichst reines Wolframbauteil zu erhalten, müssen wir nach dem Druck das Bindersystem wieder entfernen“, erklärt Dorit Nötzel vom Institut für Angewandte Materialien (IAM) des KIT. Dafür werden die gedruckten Objekte auf über 2000 °C erhitzt. Während dieser thermischen Nachbehandlung verbinden sich die einzelnen Wolframpulverkörner und schließen sich so zu einem Bauteil zusammen. „Die final gesinterte Wolfram-Gitterstruktur hat eine Kantenlänge von 7,5 mm × 7,5 mm, eine Höhe von 4 mm und das Gitter eine Stegbreite von etwa 400 µm”, berichtet Steffen Antusch, ebenfalls vom IAM.

Aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit ist Wolfram ein idealer Werkstoff für Apparaturen in chemischen Anlagen und durch seinen Schmelzpunkt von 3400 °C eignet es sich beispielsweise für Turbinenschaufeln von Düsentriebwerken. Durch seine Härte und den hohen Schmelzpunkt ist es aber sehr schlecht zu bearbeiten. Doch „mithilfe des 3D-Drucks können wir jetzt schneller und einfacher Bauteile aus Wolfram herstellen, die beispielsweise in der Fusionstechnik innerhalb des HGF-Programms „Fusion“ oder in der Medizintechnik Anwendung finden“, sagt Antusch.

Die vom Team des IAM-WK entwickelte Materialpalette für die Filamente umfasst neben metallischen auch keramische und polymere Werkstoffe. Dabei lässt sich die Skalierbarkeit und die Fertigung komplexer Bauteile mit unterschiedlichsten Strukturgrößen in Abhängigkeit des verwendeten Düsendurchmessers und des Feststoffgehaltes individuell anpassen und einstellen.

Die Forschung zum 3D-Druck von Wolfram fand im Rahmen eines DFG-Projektes statt.

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