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Werkzeuge Komplexe Hartmetallwerkzeuge aus dem 3D-Drucker

| Redakteur: Simone Käfer

Forschern am Fraunhofer IKTS ist die Fertigung von komplexen Hartmetallwerkzeugen mittels 3D-Druck-Verfahren gelungen, deren Qualität konventionell hergestellten Hochleistungswerkzeugen in nichts nachsteht.

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Drahtziehdüse mit integriertem Kühlkanal im Rohzustand nach dem Sintern.
Drahtziehdüse mit integriertem Kühlkanal im Rohzustand nach dem Sintern.
(Bild: Fraunhofer IKTS)

Das Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) zeigt erstmals additiv gefertigte Hartmetallbauteile auf der WorldPM 2016 in Hamburg. Bei dem verwendeten Binder-Jetting-Verfahren werden die Ausgangspulver bewziehungsweise -granulate mittels einem über einen Druckkopf aufgebrachten organischen Binder lokal benetzt und gebunden. Die Herausforderung dabei war, hundertprozentig dichte Bauteile zu erhalten, die ein perfektes Hartmetallgefüge und gute mechanische Eigenschaften aufweisen.

Das Material

Hartmetalle bestehen aus einem keramischen Hartstoff, wie Wolframcarbid und einer zähen Bindermatrix aus Kobalt und Nickel oder Eisen. Durch die gezielte Variation der Bindermatrix werden Biegebruchfestigkeit, -zähigkeit und Härte individuell eingestellt – je geringer der Binderanteil im Hartmetall, desto härter das Bauteil.

Die am IKTS gefertigten Prototypen haben einen Bindergehalt von zwölf beziehungsweise siebzehn Masseprozent und zeigen ein der konventionellen Herstellungsroute vergleichbares Gefüge. „Durch den Einsatz des 3D-Drucks zur Herstellung von komplexen Grünkörpern und dem anschließenden Sintern unter herkömmlichen Sinterbedingungen erreichen wir Bauteile mit einem typischen Hartmetallgefüge bei hundertprozentiger Dichte”, erläutert Johannes Pötschke, Gruppenleiter „Hartmetalle und Cermets” am IKTS. „Darüber hinaus ist es gelungen, eine homogene Kobalt-Verteilung einzustellen, die für vergleichbare Qualitäten sorgt wie bei konventionell hergestellten Hochleistungswerkzeugen.”

Beratung in Sachen Material

Das IKTS unterstützt Hersteller und Anwender von Hartmetallwerkzeugen bei der Auswahl entsprechender Werkstoffe sowie bei der produktspezifischen Weiterentwicklung des 3D-Drucks. Erstmals werden komplexe Prototypen aus Hartmetall zur WorldPM 2016 vom 9. bis 13. Oktober 2016 in Hamburg am Stand 85 präsentiert.

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