MAWELA1 – Binder-Jetting von Komponenten aus Magnesiumlegierungen für den modernen Leichtbau

Das Forschungsprojekt MAWELA1 setzt sich die Qualifizierung des Binder-Jetting-Prozesses für die Herstellung von Leichtmetallbauteilen aus einer Magnesiumlegierung zum Ziel.

Motivation

Magnesiumlegierungen zeichnen sich durch eine geringe spezifische Dichte und durch Biokompatibilität aus. Die Additive Fertigung eignet sich hervorragend, um Leichtbaupotentiale vollständig durch bionisches Design auszuschöpfen und wirtschaftlich individualisierte Produkte in geringer Stückzahl herzustellen. Das Forschungsprojekt MAWELA1 zielt darauf ab, die Vorteile der Magnesiumlegierungen und der Additiven Fertigung zu vereinen. Laserbasierte additive Fertigungsverfahren besitzen zwar den höchsten Technologiereifegrad, weisen jedoch ein hohes Gefährdungspotential bei der Verarbeitung von Magnesiumlegierungen auf: Infolge der hohen Reaktivität des Pulvers können Hitzequellen zu Explosionen oder Bränden führen. Der Binder-Jetting-Prozess benötigt keinen Laser für die Verfestigung des Pulvers und eröffnet außerdem die Möglichkeit der Verarbeitung passivierter Legierungen. Dadurch kann die Gefährdung bei der Handhabung des Pulvers zusätzlich reduziert werden.

Zielsetzung

Ziel des Forschungsprojekts ist die Qualifizierung der Prozesskette für die Verarbeitung von Magnesiumlegierungen mittels Binder-Jetting. Außerdem soll die Gefährdung, die von der hohen Reaktivität des Magnesium-Pulvers ausgeht, durch technische und organisatorische Maßnahmen sowie mithilfe einer geeigneten Passivierung des Pulvers reduziert werden. Resultierend soll der Prozess in der industriellen Serienfertigung eingesetzt werden können.

Vorgehen

Zunächst wird das Gefährdungspotential betrachtet und eine Risikobewertung für die Handhabung und die Verarbeitung der Legierung erstellt. Bei der Prozesskette wird mit der Herstellung des Pulvers sowie der Untersuchung einer geeigneten Passivierung begonnen. Für den Druckprozess wird ein Binder qualifiziert, der das Pulver verfestigt, aber nicht mit diesem reagiert. So sind gängige wasserbasierte Binder, die kommerziell zu erwerben sind, aufgrund ihrer Reaktivität mit Magnesium auszuschließen. Mithilfe einer Modellierung der Pulver-Binder-Wechselwirkungen wird die Ermittlung geeigneter Druckparameter unterstützt und deren Übertragbarkeit zwischen verschiedenen Binder-Jetting-Anlagen gewährleistet. Die Prozessentwicklung umfasst nicht nur die Auswahl geeigneter Parameter für den Druck, sondern auch die Identifikation einer passenden Sinterstrategie. Das Projekt wird mit der Fertigung eines Demonstrators abgeschlossen.

Dank

Das Forschungsprojekt „MAWELA1“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) als ZIM-FuE-Projekt gefördert. Wir danken dem BMWi für die hervorragende Unterstützung.