mikromal – Sonderforschungsbereich 747 „Mikrokaltumformen“ der Universität Bremen

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Mikrokaltumformen?

3-D drucken von Werkzeugen für die Produktion von Mikrobauteilen

Jeder kennt es: Es fehlt ausgerechnet ein letzter, passender Legostein, um das eigene Legoschiff zu vollenden. Wie wäre es, den fehlenden einfach auszudrucken? Die Technik ist so weit. 

Mit 3-dimensionalem Drucken kann jeder ein gewünschtes Bauteil aus Plastik oder auch aus Metall selber ausdrucken. In meinem Teilprojekt geht es darum, mit diesem Verfahren Werkzeuge für die Produktion von Mikrobauteilen herzustellen.

Zur Herstellung von Werkzeugen für die Produktion von Mikrobauteilen bietet 3-dimensionales Drucken eine geeignete Möglichkeit. Mit Hilfe eines Lasers entstehen aus formlosen Metallpulvern Schicht für Schicht vielfältige und präzise Werkzeuge. Die richtige Auswahl der Metallpulver kombiniert mit den passenden Einstellungen des Lasers führt zur erforderlichen Stabilität der Werkzeuge. Meine Aufgabe als Forscher in diesem Projekt ist es, die Prozessparameter für die Verarbeitung verschiedenster Metalle einzustellen. Anschließend werden die entstandenen Werkzeuge hinsichtlich ihrer Eigenschaften wie Dichte, Härte und Festigkeit untersucht. Doch wie genau wird aus dem Pulver ein Werkzeug?

Schicht für Schicht entstehen aus Metallpulvern Werkzeuge. Die benötigten Pulver sind um ein vielfaches feiner als der Sand am Meer zum Burgenbauen. Einzelne Metallpulverkörner sind etwa 100 Mal kleiner als feine Sandkörner am Strand. Eine Schicht des Metallpulvers mit einer Dicke eines Blatt Papieres wird mit einem Beschichter auf eine Platte aufgetragen. Anschließend kommt der Laser ins Spiel. Der Laser wird gezielt über die Pulverschicht gesteuert und zeichnet dabei das Bauteil ab. Dort, wo der Laser die Schicht berührt, schmilzt das Pulver durch die gebündelte Energie des Lasers. Das geschmolzene Metallpulver erstarrt in Bruchteilen einer Sekunde, sodass die gewünschte Form des Bauteils entsteht.

Darum werden die Werkzeuge gedruckt

Das Drucken der Werkzeuge ermöglicht es, Verbesserungen möglichst schnell umzusetzen. Werkzeuge für die Metallverarbeitung sind aus besonders harten und festen Materialien gefertigt, damit diese hohen Belastungen im Einsatz standhalten. Mit dem Laser lassen sich weiche wie auch besonders harte Materialien ohne Probleme verarbeiten. Die Form der Werkzeuge wird im Verlauf der Forschung ständig angepasst. Das 3-dimensinale Drucken wird auch als Laserstrahlschmelzen bezeichnet und bietet für die Fertigung der Mikroumformwerkzeuge eine geeignete Methode. Die Vorteile: Die benötigten Werkzeuge lassen sich in kurzer Zeit mit hoher Genauigkeit ausdrucken, das spart Zeit und Geld. Um den Werkzeugen den finalen Schliff zu geben, werden diese an das Teilprojekt C2 gereicht.

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