Nachbearbeiten im 3D-Druck: Heiß-isostatische Presse spart Zeit und Geld

3D-gedruckte metallische Bauteile müssen vor allem in sicherheitskritischen Bereichen nachbearbeitet werden. Für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt werden sie beispielsweise erhitzt und gepresst. Diese beiden Prozessschritte – Wärmebehandlung und Verdichtung – wollen Forschende am Ecomat in Bremen in einer Maschine vereinen, um die Fertigungszeiten zu verkürzen.

Sie nutzen dazu für die Bauteile aus Titan oder Aluminiumlegierungen eine heiß-isostatische Presse (HIP) von Quintus Technologies. Diese Maschine erreicht Temperaturen von 1.400 °C und Drücke bis 200 MPa. Die maximale Abkühlrate beträgt 3.000 K/min – ein Abschrecken des Bauteils zum Beeinflussen der mechanischen Eigenschaften ist daher durchaus möglich. Der Probenraum der HIP hat einen Durchmesser von 170 mm und eine Höhe von 290 mm.

„Wir können mit der HIP die letzten Restporösitäten aus Bauteilen entfernen und gleichzeitig erwünschte Eigenschaften wie Festigkeit oder Verformbarkeit genau einstellen. Durch die Kombination aus Hitze und Druck können wir mit der HIPpe aber nicht nur die Poren schließen, sondern auch die innere Struktur anpassen, sodass keine anschließende Wärmebehandlung notwendig wäre. Dies hat sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile.“
Dr. Anastasiya Tönjes, Abteilungsleiterin Leichtbauwerkstoffe am Bremer Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT.

Heiß-isostatische Pressen kombinieren Hitze und Druck, um in Bauteilen gewünschte Eigenschaften bei Festigkeit, Dichte oder Duktilität (Verformbarkeit) zu erzielen. Der Druck wird dabei über ein Gas (Argon) aufgebaut, das von allen Seiten gleichmäßig auf das Bauteil wirkt, daher der Begriff „isostatisch“. Das Prinzip ist nicht neu, beim Sintern wird es bereits seit langem Eingesetzt. Seine Anwendung als nachgelagerter Prozessschritt für den 3D-Druck ist dennoch eine Neuerung, um die beim Drucken entstehende feine Poren zu schließen, die als Bruchstellen im Material wirken und die Sicherheit beeinträchtigen.

Bild oben: Freuen sich über das neue Gerät: (v.l.) Bastian Müller, Senatorin für Wirtschaft, Arbeit und Europa, Dr. Rainer Fechte-Heinen, Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT, Dr. Hubertus Lohner, Airbus, Dr. Claudio Dalle Donne, Airbus, Dr. Anastasiya Tönjes, IWT (Quelle: Ecomat)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung