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Neue Materialien = neue Möglichkeiten
Steven Camilleri, Mitbegründer und CTO von SPEE3D, weiß, dass dies eine interessante Zeit für die additive Fertigung von Metall ist.
Allein im letzten Jahr wurden 7 Milliarden USD in die akademische Forschung und Entwicklung investiert. Heute generiert eine ganze Reihe von Industrie 4.0- und Nachhaltigkeitsinitiativen weiterhin anwendbare Mittel für Universitäten.
Für SPEE3D hat dieser Kapitalzufluss den Weg für neue Forschungspartnerschaften geebnet - und damit die Möglichkeit, neue Legierungen, Anwendungen, Materialeigenschaften, Beschichtungen, Morphologie und Nachbearbeitungsmethoden zu erforschen.
Das Unternehmen arbeitet derzeit mit Naval Sea Systems (NAVSEA) in den USA zusammen, um ein Mindestleistungsniveau für Nickel-Aluminium-Bronze festzulegen, ein Material, das es bis Mitte Juni 2024 offiziell in sein Portfolio von Materialien mit vollständiger Freigabe aufnehmen wird.
Hier ein Überblick darüber, was Steven zu sagen hatte.
Warum Nickel-Aluminium-Bronze?
Nickel-Aluminium-Bronze ist ein starkes, modernes Material mit selbstschmierenden Eigenschaften und einem hohen Grad an Korrosionsbeständigkeit, was es ideal für eine Vielzahl von maritimen Anwendungen macht. Es ist äußerst widerstandsfähig gegen Abrieb, Erosion und Biofouling durch Meeresbewohner und ist galvanisch kompatibel mit Stahl und Eisen.
Die Entwicklung des Materials für Cold Spray Additive Manufacturing (CSAM) - die firmeneigene, bahnbrechende Technologie - ist keine leichte Aufgabe.
Die Beschaffung des richtigen Ausgangsmaterials für den Prozess, die Optimierung der Spritzparameter und die Festlegung der richtigen Wärmebehandlungsmethoden - all das ist entscheidend, um die gewünschte Geometrie und die gewünschten Materialeigenschaften zu erreichen, und all das erfordert umfangreiche, iterative Tests und Experimente.
Und das kostet Zeit und Geld.
Prüfen. Ausspülen. Wiederholen.
Zusätzlich zu den Standardherausforderungen bei der Entwicklung eines neuen Materials für das CSAM-Verfahren stellt Nickel-Aluminium-Bronze die SPEE3D-Forscher vor eine Reihe einzigartiger Herausforderungen.
Da die Legierung reichhaltig ist (~20%), wird sie durch den Pulverzerstäubungsprozess leichter beschädigt, was das Pulver selbst härter und weniger sprühfähig macht. Dies wiederum treibt die Kosten in die Höhe, verringert die Baurate und erhöht die Porosität.
Für Steven und sein Team bedeutete die Überwindung dieser Komplexität das Experimentieren mit alternativen Methoden.
Vom Sprühen von Mischungen aus elementaren Pulvern und Kombinationen von Vorlegierungen bis hin zum heißisostatischen Pressen (HIP) zur Verbesserung der Materialeigenschaften probierte das Forschungsteam verschiedene Ansätze aus, bevor es feststellte, dass die Reihenfolge der Verfahren das Ergebnis erheblich beeinflusste.
Schließlich stellte sich heraus, dass das Kaltgasspritzen und die anschließende Homogenisierung der Mikrostruktur vor dem HIP-Verfahren die effektivste Strategie war.
Fortschritte bei den Partnerschaftsbefugnissen
Da die Regierungen Forschungsinitiativen weiterhin Priorität einräumen und die Finanzierungssätze erhöhen, bieten sich für akademische Einrichtungen in den USA und Europa zahlreiche Möglichkeiten.
Für SPEE3D hat dies die Tür für neue Partnerschaften geöffnet, die die Erforschung neuer Möglichkeiten für den CSAM-Prozess vorantreiben und beschleunigen.
Kooperationen wie die mit NAVSEA - und die Erforschung neuer Materialien wie Nickel-Aluminium-Bronze - sind ein wichtiger Bestandteil des Geschäftsmodells des Unternehmens.
Und sie sind dabei, die Branche der additiven Metallfertigung zu verändern.