Das Metall-Laserstrahlschmelzen funktioniert wie folgt: Ein CAD-Datensatz steuert den Laserstrahl, der bei Temperaturen von mehreren hundert Grad sehr dünne Pulverschichten verschmilzt und dabei Schicht für Schicht in vertikaler Richtung ein Werkstück aus Metall formt. Jedes Bauteil lässt sich so ohne Werkzeugwechsel anders herstellen als das vorherige. Dadurch wird eine Kleinserien- oder Einzelteilfertigung attraktiver. Ersatzteile können bei Bedarf dezentral produziert werden und machen eine teure Lagerhaltung überflüssig.

Inwieweit sich dieses Verfahren auch dazu eignet, metallische Serienbauteile in der Automobil- und Maschinenbauindustrie mittels 3D-Druck herzustellen, untersucht jetzt ein Forschungsprojekt an der Technischen Hochschule Mittelhessen.

„Die Möglichkeiten der additiven Fertigung sorgen für eine erhebliche Flexibilisierung des Konstruktions- und Produktionsprozesses. Sie ist eine Schlüsseltechnologie zur Umsetzung der Hightech-Strategie ‚Industrie 4.0’, die die Bundesregierung anstrebt“, sagt Professor Udo Jung, der das Kompetenzzentrum Verkehr – Mobilität – Automotive (VMA) an der TH Mittelhessen leitet.

Noch aber fehlt es der Automobil- und Maschinenbauindustrie an zuverlässigen Werkstoffkennwerten für Bauteile, die mit Metall-Laserstrahlschmelzen hergestellt werden. In mehr als 400 Einzelversuchen werden deshalb Teile aus einer Stahl- und Aluminiumlegierung experimentell untersucht. Deren mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Steifigkeit und Elastizität, Zähigkeit oder Porosität müssen bestimmt werden. Erstmals wollen die Forscher das Verhalten der mit dem Laserstrahlschmelzverfahren hergestellten Bauteile zudem per Computer simulieren und so die Zahl kostspieliger Versuche begrenzen. Ziel sei eine konkrete Handlungsanweisung, nach der Konstrukteure Bauteile mit zuverlässigen und reproduzierbaren Eigenschaften herstellen können, fasst Jung zusammen.

Das Projekt wird im Rahmen der hessischen „Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“ (LOEWE) unterstützt und ist eins von zurzeit 21 Vorhaben, bei denen Hochschulen mit kleinen und mittleren Unternehmen kooperieren. Es läuft über zwei Jahre und hat ein Gesamtvolumen von 415.000 Euro.