Im Rahmen eines von Ford und ExOne finanzierten Projekts entwickeln Experten ein zum Patent angemeldetes Verfahren für Binder-Jetting-3D-Drucken und Sintern von Aluminium. Die Eigenschaften sollen mit Druckgießen vergleichbar sein.
Modell eines Motorblocks aus 6061-Aluminium als Demonstrator. (Bild: ExOne)
In dem von der Ford Motor Company und der ExOne Company gemeinsam finanzierten Projekt hat ein Team bestehend aus Ingenieuren, Werkstoffwissenschaftlern und Fertigungsfachleuten ein zum Patent angemeldetes Verfahren für schnelles, zuverlässiges Binder-Jetting-3D-Drucken und Sintern von Aluminium entwickelt. In einer Mitteilung ist die Rede von Eigenschaften, die mit Druckgießen vergleichbar sind.
Derzeit können einige Aluminiumlegierungen mit Laser-3D-Druck verarbeitet werden, aber das Verfahren sei erheblich langsamer als die von Ford und ExOne entwickelte Methode, so die Unternehmen. Das neue Verfahren werde voraussichtlich die Effizienz von Ford steigern, indem das Unternehmen komplexe Teile, die speziell für die additive Fertigung konzipiert wurden, kostengünstig herstellen könne. Auf diese Weise können Größe und Gewicht verringert, Teile konsolidiert und Leistungen verbessert werden.
Die neue Innovation beruht auf dem Binder-Jetting-Verfahren, das allgemein als schnellste Methode des 3D-Metalldrucks für hohe Auflagen betrachtet wird. Mithilfe einer digitalen Datei wird dabei per Tintenstrahl schnell ein Bindemittel auf eine dünne Schicht pulverförmiger Partikel (etwa Metall, Sand oder Keramik) aufgebracht, eine dünne Schicht nach der anderen, bis ein festes Teil entsteht. Beim Drucken mit Metallen muss das endgültige gebundene Metallteil anschließend in einem Ofen gesintert werden, um die Partikel zu einem festen Teil zu verschmelzen, was die Kraft und Integrität des Metalls erhöhe. Das Sinterverfahren für Edelstahl sei zwar gut bekannt, aber hohe Dichten von mehr als 99 Prozent seien ein Industriedurchbruch für Aluminium, heißt es beim Unternehmen.
Das gemeinsame Entwicklungsprojekt von Ford und ExOne wurde 2019 ins Leben gerufen. Die endgültige Prüfung von Material und Wiederholbarkeit wurde von Ford geleitet, um die Genauigkeit zu bestätigen. Das abteilungsübergreifende Ford-ExOne-Team befasse sich nun aktiv mit Designs, bei denen das neue Material und Verfahren zum Einsatz kommen könne. Weiter heißt es, es werde erwartet, dass Ford und ExOne infolge des laufenden Projekts gemeinsame und individuelle Patente anmelden.
Additive Tooling statt konventionell hergestellter Pendants aus Stahl oder Aluminium: Die Hochschule Offenburg hat mit Partnern aus der Industrie das Forschungsprojekt „Entwicklung 3D-gedruckter Multi-Material Spritzgussformeinsätze“ gestartet. Mehr erfahren Sie hier.
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