3D-Druck verbindet Kunstoff und Metall

Der Trend zu Hybridbauweisen aus verschiedenen Werkstoffen erfordert neuartige Fügeprozesse, um unterschiedliche Materialien dauerhaft und robust miteinander zu verbinden. Das Fraunhofer IWS Dresden hat jetzt eine mechanisch hochbelastbare Verbindung von Metall mit Kunststoff oder Keramik entwickelt, die mit additiv gefertigten, maßgeschneiderten Verklammerungsstrukturen arbeitet.

Die Verklammerungsstrukturen für die Verbindung von Metall und Kunststoff oder Keramik werden am Fraunhofer IWS Dresden direkt auf dem metallischen Substrat additiv durch eine Vielzahl übereinanderliegender Schweißraupen hergestellt. Mit Hilfe des Hochpräzisions-Laser-Pulver-Auftragschweißens ist es möglich, sowohl auf rotationssymmetrische oder ebene Substrate als auch auf Freiformflächen präzise Strukturen mit einem hohen Gestaltungsspielraum reproduzierbar, prozesssicher, schnell und wirtschaftlich zu applizieren.

Die mit derartigen Mikrostrukturen versehene Metalloberfläche können anschließend mit Kunststoff oder mit Keramik überzogen werden. Für eine möglichst gute Durchdringung des Kunststoffs oder der Keramik wurde die Geometrie der Mikrostruktur mit Hilfe von CAD / CAM-Werkzeugen angepasst. Auf diese Weise lässt sich die Verklammerungswirkung anpassen und der Herstellungsprozess optimieren.

Für den additiven Aufbau der Mikrostrukturen lassen sich unterschiedliche metallische Werkstoffe einsetzen, die entsprechend der notwendigen Belastungen im Einsatzfall angepasst werden können. Selbst die Variation der Werkstoffzusammensetzung ist in Dimensionen bis hin in den zweistelligen Mikrometerbereich möglich. Direkt auf die generierten Strukturen lassen sich gegebenenfalls funktionale Elemente weiter generativ aufbauen.

Wie das Fraunhofer IWS erklärt, weisen die Mikrostrukturen trotz der geringen Dimensionen einen porenfreien metallurgischen Werkstoffverbund auf. Dank der sukzessiven Weiterentwicklung von Prozessen und Systemen sowie begleitenden Maßnahmen zur Qualitätssicherung wird die Technologie heute erfolgreich in zivilen Strahltriebwerken der neuesten Generation eingesetzt.

Neueste Entwicklungen im Bereich der Additiven Fertigung sind auch Gegenstand des vom Fraunhofer IWS Dresden organisierten "2nd International Symposium on Additive Manufacturing". Das Symposium findet am 8. und 9. Februar 2017 im Maritim International Congress Center statt. Am Vorabend des Symposiums lädt das Fraunhofer IWS alle Interessierten zur Eröffnung des Zentrums für Additive Fertigung auf die Winterbergstraße 28 in Dresden ein.

Mehr über interessante Anwendungen der Additven Fertigung lesen Sie in Ausgabe 04/2017 der K-ZEITUNG.

gk