Weltweit größtes additiv hergestelltes Zahnrad aus amorphem Metall

Heraeus stellt Neuentwicklung aus einer SLM-Anlage vor

7. September 2019

Amorphe Metalle sind eine Besonderheit unter den metallischen Werkstoffen. Sie weisen keine kristalline Struktur auf sondern eine amorphe mit einer ungeordneten Anordnung der Atome. Amorphe Metallwerkstoffe vereinen Eigenschaften, die für reine Metalle unüblich sind und verfügen über eine extreme Härte und Druckfestigkeit bei gleichermaßen hoher Elastizität. Zudem sind sie extrem korrosionsbeständig, verschleißfest und weisen weichmagnetische Eigenschaften auf. Mit diesem Profil sind amorphe Metalle Stahl- oder Titanwerkstoffe überlegen, sind energieabsorbierend, kratzfest und haben daneben auch noch sehr gute Federeigenschaften. Einem Entwicklerteam beim deutschen Technologiekonzern Heraeus aus Hanau ist jüngst der 3D-Druck des weltweit größte Zahnrad aus amorphem Metall geglückt.

Amorphe Metalle weisen eine Vielzahl von bisher unvereinbaren Eigenschaften auf

Das Weltrekord-Zahnrad wurde in einer Standard-SLM-Anlage aus Pulver des amorphen Metalls gedruckt und bringt zwei Kilogramm auf die Waage. Bislang waren aufgrund der erforderlichen hohen Abkühlraten von meist über 1.000 K/s nur kleine Teile aus amorphen Metallen möglich. Durch Optimierung des Druckprozesses und der Werkstoffspezifikation hat Heraeus die bestehenden Grenzen der Technologie hinsichtlich Größe und Komplexität neu definiert.

„Amorphe Metalle werden unsere Zukunft verändern. Sie weisen eine Vielzahl von bisher unvereinbaren Eigenschaften auf, sind sehr fest und gleichzeitig formbar, dabei härter und korrosionsbeständiger als herkömmliche Metalle. Wir wollen eine neue Materialklasse für die Industrie und den 3D-Druck erschließen“, erläutert Tobias Caspari, Leiter 3D Printing bei Heraeus New Businesses.

Durch eine Topologieoptimierung des Zahnrades konnten die Entwickler 50% des sonst bei den Dimensionen üblichem Gewicht und Material einsparen. Der 3D-Druck verringert zudem den gesamten Produktionsaufwand. Durch den schichtweisen Aufbau können in Zukunft komplexe Bauteile aus amorphen Metallen in einem Arbeitsschritt gefertigt werden, Montageschritte entfallen. Nach dem Aufbau im Drucker sind auch bewegliche Teile sofort einsatzbereit und voll funktionsfähig. Das Zahnrad wurde erstmals auf der Automate 2019 in Chicago präsentiert.

www.heraeus.com