Innovativer 3D-Druck von Aluminium in Automobilbranche

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Ford Motor und Exone haben ein zum Patent angemeldetes Verfahren für schnelles, zuverlässiges 3D-Drucken und Sintern von Aluminium für Automobil-Bauteile entwickelt.

In dem Gemeinschaftsprojekt wird das innovative Binder-Jetting-3D-Drucken und Sintern von 6061-Aluminium für Automobil-Bauteile erprobt. Bei der Legierung handelt es sich um eine der weltweit meistgenutzten Aluminiumlegierungen, die Eigenschaften aufweist, die mit Druckgießen vergleichbar sind.

Derzeit können einige Aluminiumlegierungen mit Laser-3D-Druck verarbeitet werden, aber das Verfahren sei erheblich langsamer als die von Ford und Exone entwickelte Methode, heißt es in einer gemeinsamen Stellungnahme. Das neue Verfahren werde Ford helfen, komplexe Bauteile, die speziell für die additive Fertigung konzipiert wurden, kostengünstig herzustellen. Zugleich können Größe und Gewicht der Bauteile verringert und die Effizienz des gesamten Prozesses verbessert werden.

Neues, schnelles 3D-Druck-Verfahren für komplexe Automobilteile aus Aluminium

„Dies ist ein Durchbruch bei der Herstellung von 3D-gedruckten und gesinterten Teilen für die Automobilindustrie. Auch wenn das 3D-Druckverfahren ganz anders ist als das Stanzen von Karosserieteilen, verstehen wir heute das Verhalten von Aluminium und seinen Beitrag beim Bau gewichtsparender Fahrzeuge viel besser“, erklärt Harold Sears, technischer Leiter für additive Fertigung bei Ford. Mit dem Hochgeschwindigkeits-3D-Druck von Aluminium könnten komplexe Bauteile hergestellt werden, die früher nicht möglich waren. „Hier öffnen sich tatsächlich Türen für ganz neue Möglichkeiten“, so Sears

„Die Entwicklung eines schnellen, kostengünstigen und einfachen Verfahrens für den 3D-Druck mit Aluminium mit herkömmlichen Materialeigenschaften ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu mehr Leichtbauprodukten und einer nachhaltigeren Zukunft“, erklärt Exone CEO John Hartner.

Das Binder-Jetting-Verfahren

 Die Innovation beruht auf dem Binder-Jetting-Verfahren, das allgemein als schnellste Methode des 3D-Metalldrucks für hohe Ausbringungsmengen betrachtet wird. Mithilfe einer digitalen Datei wird dabei per Tintenstrahl schnell ein Bindemittel auf eine dünne Schicht pulverförmiger Partikel wie Metall, Sand oder Keramik aufgebracht, und zwar eine dünne Schicht nach der anderen, bis ein festes Bauteil entsteht. Beim Drucken mit Metallen muss das endgültige gebundene Metallteil anschließend in einem Ofen gesintert werden, um die Partikel zu einem festen Bauteil zu verschmelzen, was die Festigkeit des Metalls erhöht. Während das Sinterverfahren für Edelstahl bereits gut beherrscht wird, sind hohe Dichten von mehr als 99 Prozent ein industrieller Durchbruch für den Werkstoff Aluminium.

Das gemeinsame Entwicklungsprojekt von Ford und Exone wurde 2019 ins Leben gerufen. Die endgültige Prüfung von Material und Wiederholbarkeit erfolgte durch Ford, um die Genauigkeit der Ergebnisse zu verifizieren. Das fachübergreifende Team befasst sich nun mit Konstruktionen, bei denen das neue Material und Verfahren zum Einsatz kommen soll.

Die Beziehung von Ford und Exone geht auf den Anfang der 2000er Jahre zurück, als Ford etliche der ersten industrietauglichen Sand-3D-Drucker in den USA von Exone erwarb, um Sandformen und -kerne für den Metallguss herzustellen. Die 3D-Drucker des Unternehmens gehören zu einem breiten Spektrum an Technologien, die im Ford Advanced Manufacturing Center in Redford, Michigan, zu sehen sind. Weitere Exone-Drucker befinden sich in den britischen Ford-Werken.

 

 

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