Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Selektives Laserstrahlschmelzen von Magnesiumlegierungen im industriellen Umfeld

Magnesiumlegierungen sind im Mobilitätssektor von hohem Interesse, da sie ein großes Potential für den Leichtbau besitzen. Über die Gewichtsoptimierung wird ein wichtiger Beitrag zur Treibstoffreduktion geleistet und damit Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit gefördert. In der Medizintechnik können sie für vom Körper resorbierbare Implantate eingesetzt werden, bei denen ein weiterer Eingriff zur Entnahme entfällt. In beiden Anwendungen ist die Individualität der Bauteile von hoher Bedeutung. Das selektive Laserstrahlschmelzen wird dieser Anforderung mit seiner Flexibilität und hohen Freiheit in der Geometrie gerecht, befindet sich für Magnesiumlegierungen jedoch noch nicht in Industriereife. Zum einen ist mit den veröffentlichten Parametern aus der Forschung eine wirtschaftliche Fertigung nicht möglich und zum anderen fehlt es an Standards für die Verarbeitung und zur Handhabung von Magnesiumpulverwerkstoffen beim Laserstrahlschmelzen.

In diesem Forschungsvorhaben soll deshalb die sichere, reproduzierbare und wirtschaftliche Fertigung von Magnesiumbauteilen ermöglicht werden. Zu diesem Zweck werden Parameterstudien unter Fokussierung auf die Aufbaurate durchgeführt. Eine Prozessüberwachung mittels Hyperspektralkamera soll eine besseres Prozessverständnis ermöglichen und zu mehr Stabilität führen. Ferner werden Richtlinien für den sicheren Betrieb der Anlagen und zum Handling des Magnesiumpulvers aufgestellt. Mit den Ergebnissen des Projektes soll den Unternehmen ein wirtschaftliches und sicheres Verarbeiten von Magnesiumlegierungen in konventionellen Laserschmelzanlagen ermöglicht werden. Das Resultat wird durch Demonstrationsbauteile bei Mitgliedern des PA evaluiert.

Den beteiligten KMU und anderen Unternehmen kommen die Ergebnisse insofern zugute, als sie in die Lage versetzt werden, neuartige und innovative Bauteile für den Leichtbau oder zukünftig patientenindividuelle Implantate für die Medizintechnik zu fertigen und anzubieten.

Ergebniszusammenfassung:

Durch eine Einführung der Verarbeitung von Magnesiumlegierungen im selektiven Laserstrahlschmelzen in industriellen Unternehmen kann dazu beigetragen werden übergeordnete Ziele der Politik, wie die Einhaltung von Klimazielen durch reduzierten Kraftstoffverbrauch oder eine kostengünstige Patientenversorgung mit geringen Arbeitsausfallzeiten, zu erreichen. Für die Unternehmen, insbesondere innovative kleine und mittelständige Unternehmen (kmU), vieler Branchen sind Wettbewerbsvorteile zu erwarten.

Durch die erarbeiteten Projektergebnisse erhalten vor allem innovative kmU die Möglichkeit neue Anlagentechnik, die für die Verarbeitung von Magnesiumlegierungen geeignet ist, auf den Markt zu bringen. Aspekte, auf die besonders geachtet werden muss, wurden in diesem Forschungsvorhaben offengelegt. So sind eine adäquate Schutzgasführung und die Sicherheitsaspekte essentiell. Hersteller bestehender Anlagentechnik können neue Risikobeurteilung hinsichtlich der Verarbeitbarkeit von Magnesiumlegierungen auf ihren Anlagen durchführen und könnten unter Umständen mit geringem Aufwand ihre Anlagen für die Verarbeitung von Magnesiumlegierungen freigeben. Lohnfertigende kmU können mit überschaubaren Entwicklungsaufwand die Produktion von Kleinserien und Sonderanfertigungen aus Magnesiumlegierungen starten und bekommen somit Wettbewerbsvorteile. Für die zu entwickelnden anlagenspezifischen Prozessparametereinstellungen wurden verwertbare Anhaltspunkte mit hoher Produktivität herausgearbeitet. Medizinprodukte-, Fahrzeug- und Luftfahrthersteller erhalten mit der industriellen Einführung von Magnesiumlegierungen im PBF LB Verfahren eine neue Möglichkeit innovative Produkte zu entwickeln und fertigen zu können. Den Konstrukteuren wurden erste Hinweise für Restriktionen und mechanische Eigenschaften, die in der Auslegung von Bauteilen beachtet werden müssen, gegeben.