Masterarbeit zu neuem Verbundwerkstoff

Schmelzparameter-Entwicklung für Werkstoff A20X

Im Rahmen seiner Masterarbeit an der Hochschule Koblenz im Fachbereich Maschinenbau entwickelte Sebastian Kurz für LIGHTWAY einen vollständigen Schmelzparameter für den Werkstoff A20X mit dem Ziel, die mechanischen Eigenschaften nach Materialdatenblatt zu erreichen. Bei dem Werkstoff, für den es mit Blick auf die Eigenschaften galt, die optimalen Fertigungsparameter herauszufinden, handelt es sich um eine neue Legierung, die bei LIGHTWAY bisher nicht im Angebot war.

Vorteile der neuen Legierung: extreme Festigkeit und Hitzebeständigkeit

Mit einer Zugfestigkeit von 475 Megapascal, so der definierte Zielwert, verfügt der Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoff A20X über eine deutlich höhere Festigkeit als etwa das meistverwandte Aluminiumpulver ALSi10Mg, dessen mechanische Festigkeit nur circa 250-300 Megapascal beträgt. Zudem ist A20X deutlich temperaturbeständiger. „Mit dem neuen Werkstoff können sehr viel leichtere Bauteile gedruckt werden, die deutlich besser performen als Bauteile aus dem bisherigen Standardmaterial“, erläutert Sebastian Kurz. Dies sei besonders interessant bei Bauteilen, bei denen das Gewicht eine große Rolle spiele, etwa in der Luft- und Raumfahrttechnik, dem Rennsport oder bei Hochtemperaturanwendungen, da die neue Legierung auch bei Temperaturen von 200 °C noch eine Zugfestigkeit von bis zu 331 Megapascal biete. Um die optimalen Fertigungsparameter zu finden, wurden verschiedene Parameter systematisch untersucht und die Messergebnisse analysiert. Zugversuche zur Bestimmung der Festigkeit im Rahmen der Parameterentwicklung wurden in Zusammenarbeit mit der Hochschule Koblenz durchgeführt.

Wärmebehandlung zur Verbesserung der Eigenschaften

Im Anschluss an die Fertigung im Additiven Verfahren können die 3D-gedruckten Bauteile aus dem neuen Verbundwerkstoff A20X, der keramische Titanborid-Partikel enthält, lösungsgeglüht und gehärtet werden. Durch diese Wärmebehandlung der neuen Aluminium-Kupfer-Legierung, kann eine höhere Festigkeit garantiert und somit die mechanischen Eigenschaften verbessert werden.

Außergewöhnlicher Werkstoff für anspruchsvolle Anwendungen unserer Kunden

Durch seine hohe Zugfestigkeit und außerordentliche Hitzebeständigkeit ist der Verbundwerkstoff A20X vor allem für leichte Bauteile interessant sowie für Bauteile, die lange im Einsatz bleiben oder die in Einsatzbereichen mit hohen Temperaturen Verwendung finden, wo andere Werkstoffe nicht ausreichend Festigkeit garantieren können.

Mit unserer langjährigen Erfahrung im 3D-Metalldruck und selektiven Laserschmelzen (selective laser melting) von Metallen sind wir Ihr kompetenter Ansprechpartner für Ihre anspruchsvollen Anwendungen. Wir beraten Sie umfassend und entwickeln maßgeschneiderte Lösungen unter Verwendung des optimalen Werkstoffes für Ihre additiv zu fertigenden Bauteile. Kontaktieren Sie uns!

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