3D-Druck: Neue Hightech-Anlage für Bremer Materialwissenschaften
© Anika Langebeck Bias GmbH Hightech in der Universität Bremen: Beim Laser-Auftragschweißen werden im 3D-Druckverfahren metallische Teile und Strukturen hergestellt.
Mit dem MAPEX Center for Materials and Processes an der Universität Bremen hat sich ein starkes Netzwerk der Materialforschung etabliert. Es hat nun 2,2 Millionen Euro bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) eingeworben, um eine Anlage zum dreidimensionalen Laser-Auftragschweißen aufzubauen. Laser-Auftragschweißen – auch Laser Metal Deposition (LMD) genannt – ist ein additives, pulverbasiertes Fertigungsverfahren für Metalle. Bei dieser Art von 3D-Druck entstehen große Bauteile und sehr feine Strukturen, beides mit vergleichsweise hohen Aufbauraten. Mithilfe von LMD können Strukturen sogar auf bestehende Teile und Flächen aufgebaut werden. Das Schweißverfahren kann zum Herstellen, Beschichten, Reparieren und Modifizieren von 3D-Bauteilen eingesetzt werden. Genutzt wird es unter anderem in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie zunehmend auch im Automobilbau und Maschinenbau. Es ist von hoher Relevanz auch für die Industrie in Bremen.
Neue Materialien, neue Eigenschaften
Die
neue LMD-Anlage bietet den Materialwissenschaftlern ganz neue
Möglichkeiten zur Erforschung neuer metallischer Werkstoffe: Gleich
mehrere Pulverförderer kommen parallel zum Einsatz, um verschiedene
Metalle in einem Arbeitsgang zu nutzen und schnell viele verschiedene
Proben herstellen zu können. So werden effizient völlig neuartige
Legierungen mit bisher unerreichten Eigenschaften entwickelt und
hergestellt oder Verbundmaterialien gedruckt. Vollgepackt mit modernster
Messtechnik liefert die Hightech-Anlage Daten zum wissenschaftlichen
Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse beim Pulvermischen und
-fördern, dem eigentlichen Laser-Auftragschweißen und einer
in-situ-Wärmebehandlung. Ziel der Bremer Wissenschaftler ist die Nutzung
und Evaluation der neuen Möglichkeiten dieser 3D-Drucktechnologie für
eine schnelle, zielgerichtete Materialentwicklung.
Spitzenforschung am Standort Bremen
„Wir
erbringen in vielen Bereichen exzellente Spitzenforschung – auch in den
Materialwissenschaften, wie dieser Erfolg belegt. Die neue hochmoderne
Anlage wird die Bremer Materialforschung ein großes Stück voranbringen
und die Zusammenarbeit über die Grenzen der Institutionen hinweg
fördern, ganz im Sinne unserer kooperativen Universität“, freut sich der
Rektor der Universität Bremen, Professor Bernd Scholz-Reiter.
Das
bestätigt auch MAPEX Sprecher Professor Kurosch Rezwan: „Die
Erforschung neuer Materialien und Technologien in der
Materialbearbeitung ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg in eine
material- und energieeffizientere Zukunft. Bei der Menge an Prozessen
und Daten, die wir inzwischen abbilden können, wird der
interdisziplinäre Austausch immer wichtiger.“
Das MAPEX Center for
Materials and Processes unterstützt seit 2014 die Zusammenarbeit
verschiedener Fachbereiche der Universität und außeruniversitärer
Forschungsinstitute. Neben dem geplanten Großgerätezentrum für die
Materialanalytik, das in den kommenden Jahren aufgebaut wird, ergeben
sich an der Universität Bremen mit der neuen DFG-geförderten
Hightech-LMD-Anlage neue Forschungsmöglichkeiten und -kooperationen im
MAPEX-Verbund. Die Anlage wird in Zukunft von Forschenden aus
verschiedenen Fachbereichen der Universität Bremen, dem Leibniz-Institut
für Werkstofforientierte Technologien (IWT) und dem BIAS- Bremer
Institut für angewandte Strahltechnik gemeinsam genutzt.
Wissenschaftlicher Austausch profitiert
„Dies
wird den wissenschaftlichen Austausch und die Zusammenarbeit am
Standort weiter stärken und Bremen in dem bedeutenden Forschungsfeld der
additiven Fertigung voranbringen,“ erwartet Professor Frank Vollertsen,
Institutsleiter des BIAS, welches eine langjährige Erfahrung im Bereich
der Laser-Materialbearbeitung einbringt und auf dessen Know-how im
Bereich des LMD-Verfahrens der Verbund aufbauen wird. Es ist geplant,
dieses Gerät in die gemeinsame Grundlagenforschung des
Sonderforschungsbereiches (SFB) 1232 „Farbige Zustände“ zu integrieren.
Dieser SFB der Universität Bremen entwickelt eine Hochdurchsatzmethode
für das Finden gänzlich neuer und nachhaltiger Legierungskonzepte.
„Dieses Großgerät ist ein ideales Werkzeug für flexible und besonders
schnelle Probenerzeugung und wird dem SFB 1232 gänzlich neue
Möglichkeiten eröffnen“ freut sich Professor Lutz Mädler, Sprecher des
SFB 1232 und einer der Direktoren des IWT.
Beteiligte Wissenschaftler:
An
dem erfolgreichen Antrag im Rahmen der DFG Großgeräteinitiative
„Laser-Auftragschweißen für Hochdurchsatzuntersuchungen und additive
3D-Fertigungen komplexer Legierungen und Verbundwerkstoffe“ waren sieben
MAPEX Wissenschaftler aus vier verschiedenen Einrichtungen beteiligt:
Prof. Dr.-Ing. Lucio Colombi Ciacchi, HMI, Universität Bremen
Prof. Dr. phil. nat. Rolf Drechsler, Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur, Universität Bremen
Dr.-Ing. Nils Ellendt, Geschäftsführer SFB 1232 „Farbige Zustände“
Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Mädler, Mechanische Verfahrenstechnik, IWT
Prof. Dr.-Ing. Vasily Ploshikhin, ISEMP, Universität Bremen
Dr.-Ing. Matthias Steinbacher, Materials Engineering/Metals, IWT
Prof. Dr.-Ing. Frank Vollertsen, Welding Technology and Related Processes, BIAS