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Elektrischer Strom bringt Metallbauteile aus dem 3D-Drucker präzise in Form

Das Forschungsteam von Professor Dirk Bähre an der Universität des Saarlandes verwandelt Metallbauteile aus dem 3D-Drucker berührungslos in äußerst präzise technische Spezialanfertigungen. Mit ihren neuartigen Verfahren formen sie auf Tausendstel Millimeter genau komplizierte Bauteile aus sehr belastbaren, aber leichten Metallen: Die Fertigungstechnikerinnen und -techniker kombinieren hierfür 3D-Druck und elektrochemisches Abtragen.

Ob Fahrzeugmotoren oder Triebwerke von Flugzeugen und Raketen: Solche technischen Konstruktionen bestehen aus einer Vielzahl höchst spezieller Bauteile aus Metall. Damit alles hundertprozentig zusammen- und ineinanderpasst und auch härtesten Belastungen standhalten kann, muss jedes Einzelteil perfekt geformt sein. „Die Toleranzen können dabei im Mikrometerbereich liegen“, erklärt Professor Dirk Bähre von der Universität des Saarlandes. Mit 3D-Druckverfahren für Metalle ist es heute zwar möglich, komplizierte Bauteile herzustellen. Aber: Was bei dieser additiven Fertigung Schicht für Schicht aus dem Drucker kommt, ist oft nicht ausreichend genau für höchste Ansprüche. Und bei manchen Geometrien stößt dieses Verfahren auch schlicht an Grenzen.

Dirk Bähre und sein Team forschen daran, die Werkstücke aus dem 3D-Drucker so zu veredeln, dass sie auf den Tausendstel Millimeter genau passen. „Mit unseren Technologien zur Nachbearbeitung additiv gefertigter Metallteile können wir Präzisionsfunktionsflächen für hochgenaue Anwendungen kostengünstig herstellen. Die Feinbearbeitung ist Spezialität des Saarbrücker Fertigungstechnikers und seiner Forschungsgruppe. Sie haben neuartige Verfahren entwickelt, indem sie metallischen 3D-Druck mit elektrochemischem Abtragen kombinieren.

Durch das elektrochemische Abtragen können selbst komplizierteste Geometrien in härtestem Metall umgesetzt werden. „Es handelt sich um eine schädigungsfreie, berührungslose Fertigungstechnologie, mit der wir komplexe Bauteile und hochfeste Werkstoffe effizient bearbeiten können“, erklärt Bähre. Die Werkstoffe nehmen, umspült von einer Elektrolytlösung, bis auf den Tausendstel Millimeter exakt die gewünschte Geometrie an: völlig ohne Kraftaufwand oder mechanische Einwirkungen auf den Werkstoff. Die Ingenieure brauchen dafür nur elektrischen Strom: Dieser fließt zwischen einer Vorlage, der Kathode, und der Anode, in diesem Fall dem zu bearbeitenden Werkstoff aus dem 3D-Drucker. Umspült von der stromleitenden Flüssigkeit aus Wasser und Salz werden dabei winzige Metallteilchen abgetragen: Die Metallionen lösen sich aus dem Werkstück und das hochpräzise gewünschte Bauteil entsteht. „Durch Stromimpulse und Schwingungen des Werkzeuges erreichen wir einen besonders gleichmäßigen Abtrag mit sehr glatten Oberflächen und hohen Genauigkeiten“, erläutert Bähre.

 

Weitere Informationen finden Sie hier.

Feinbearbeitung ist Spezialität des Fertigungstechnikers Dirk Bähre (l., hier mit Stefan Wilhelm aus seiner Forschungsgruppe).
BILD: Oliver Dietze