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Metall-3D-Druck EBM-Verfahren für Wolfram qualifiziert

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Forschenden des KIT ist es erstmals gelungen, Bauteile aus dem spröden Werkstoff Wolfram für den Einsatz im Hochtemperaturbereich mittels Elektronenstrahlschmelzen herzustellen.

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Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Bauteil aus Wolfram, hergestellt im 3D-Druck mit dem Verfahren des Elektronenstrahlschmelzens
Bauteil aus Wolfram, hergestellt im 3D-Druck mit dem Verfahren des Elektronenstrahlschmelzens
(Bild: Markus Breig, KIT)

Wolfram ist korrosionsbeständig, schwer wie Gold, als Wolframcarbid hart wie Diamant, und es hat mit 3.422 Grad Celsius den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle. Allerdings ist dieses Metall bei Raumtemperatur sehr spröde. Aufgrund seiner Eigenschaften lässt sich Wolfram mit konventionellen Fertigungsmethoden nur schwer bearbeiten. Eine Alternative bietet der 3D-Druck, mit dem Bauteile so hergestellt werden können, dass sie kaum noch nachbearbeitet werden müssen. Für Hochtemperaturmaterialien bietet sich das Electron Beam Melting (EBM) an.

Am Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK) des KIT konnte ein Forschungsteam den EBM-Prozess erfolgreich für Wolfram anpassen. Die eigens entwickelten Prozessparameter erlauben nun den 3D-Druck von Bauteilen aus Wolfram. Durch die speziellen Werkstoffeigenschaften sollen sie für Hochtemperaturanwendungen in Energie- und Lichttechnik sowie für die Raumfahrt und die Medizintechnik geeignet sein.

Das Electron-Beam-Melting(EBM)-Verfahren

EBM ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem die unter Vakuum beschleunigten Elektronen Metallpulver selektiv schmelzen und so Schicht für Schicht ein 3D-Bauteil erzeugen. Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens besteht in der verwendeten Energiequelle, dem Elektronenstrahl. Dieser ermöglicht das Vorwärmen des Metallpulvers sowie der Trägerplatte vor dem Schmelzen und reduziert damit Verformungen und Eigenspannungen. Dies erlaubt die Verarbeitung von Werkstoffen, die bei Raumtemperatur leicht brechen und bei hohen Temperaturen verformbar sind. Allerdings müssen die verwendeten Materialien elektrisch leitfähig sein.

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