Werkstoffentwicklung

Unser Leistungsangebot

Für noch recht junge Verfahren wie die laserbasierte Additive Fertigung und das Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen ist das Portfolio geeigneter Werkstoffe noch sehr begrenzt. Das Fraunhofer ILT entwickelt neuartige und modifiziert bestehende metallische Werkstoffe, die speziell auf diese Prozesse zugeschnitten sind. Dabei wird insbesondere die hohe Abkühlrate der Verfahren bei Erstarrung und Abkühlung ausgenutzt. Damit lassen sich extrem feine Strukturen im Nanometerbereich und extreme Ungleichgewichtszustände (bis hin zu einem metallischen Glas) erzeugen, die wiederum mechanische, chemische und tribologische Eigenschaften jenseits konventionell gefertigter Werkstoffe aufweisen. Weiterhin kann bei der Additiven Fertigung die zyklische Wiedererwärmung bereits aufgetragener Schichten ausgenutzt werden, um thermisch induzierte Prozesse wie Ausscheidungsbildung zu initiieren. Diese sogenannte intrinsische Wärmebehandlung kann zeit- und kostenintensive nachgeschaltete Prozessschritte einsparen.

Für den Erfolg einer maßgeschneiderten Werkstoffentwicklung ist entscheidend, dass chemische Zusammensetzung und Erstarrungs- und Abkühlbedingungen optimal aufeinander abgestimmt sind. Beispiele für entwickelte Werkstoffe sind ultrafeine eutektische Legierungen auf Basis von Al und Fe oder die Verstärkung von Stählen mit fein verteilten Nanopartikeln (ODS Stähle). Diese Werkstoffe vereinen hohe Festigkeiten mit ausreichender Duktilität. Die intrinsische Wärmebehandlung wurde erfolgreich an Maraging-Stählen demonstriert.

Das Leistungsangebot des ILT reicht von der Beratung bei der Auswahl geeigneter Werkstoffe über die Entwicklung und Modifizierung von Werkstoffen für kundenspezifischen Aufgabenstellungen bis hin zur Herstellung von Prüfkörpern und Muster-Bauteilen.

Mit dem Laserauftragschweißen lassen sich z. B. Blechhalbzeuge gezielt lokal verstärken.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Mit dem Laserauftragschweißen lassen sich z. B. Blechhalbzeuge gezielt lokal verstärken.
Additiv gefertigte eutektische Legierung.
© Access e.V.
Additiv gefertigte eutektische Legierung.
Härteverlauf eines mittels Laserauftragschweißen gefertigten, intrinsisch wärmebehandelten Prüfkörpers.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Härteverlauf eines mittels Laserauftragschweißen gefertigten, intrinsisch wärmebehandelten Prüfkörpers.

Das Leistungsangebot umfasst unter anderem folgende FuE-Aufgaben:

  • Kundenspezifische Werkstoffentwicklung oder Werkstoffmodifikation für die Additive Fertigung und das Beschichten
  • Beratung hinsichtlich Werkstoffauswahl und Lieferanten
  • Herstellung von Prüfkörpern, Demonstratoren und Musterbauteilen aus innovativen Werkstoffen
  • Unterstützung bei der Einführung neuer Werkstoffe in die Produktion

Broschüren

Unsere Broschüren vermitteln einen schnellen Einblick in unsere Leistungsangebote. Detaillierte Informationen und einzelne Projektergebnisse finden Sie auch im Reiter »Projektergebnisse«.

 

»Werkstoffentwicklung für die additive Fertigung«

 

»Laser Powder Bed Fusion«

 

»Effektiver Verschleiß- und Korrosionsschutz mit dem EHLA-Verfahren«

 

»Wärmebehandlung mit Laserstrahlung«

Märkte

Lasertechnik trägt in unterschiedlichen Märkten zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen bei. Ob als Werkzeug in der Automobilfertigung, als Messmittel im Umweltbereich, als Diagnose- oder Therapieinstrument in der Medizintechnik oder als Kommunikationsmedium in der Raumfahrttechnik, der Laser bietet vielfache Einsatzmöglichkeiten mit hoher Produktivität und hoher Effizienz.

Auf den Markt-Webseiten finden Sie weitere Informationen und eine Auswahl aus unserem Angebot.

 

Forschen Sie mit uns!

Bei Fragen zu übergreifenden Themen nehmen Sie einfach Kontakt mit uns auf! Unsere Ansprechpartner stehen Ihnen gerne zur Verfügung.

Unsere Leistungsangebote decken ein weites Themenspektrum ab. Verwandte Themen zur Werkstoffentwicklung und weitere Schwerpunkte aus Forschung und Entwicklung finden Sie unter den folgenden Links.

Fink, S., Dahmen, L., Vedder, C., Stollenwerk, J.:
Laser-based, direct formation of thin copper-nickel alloy films with low thermal coefficient of resistivity.
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 132(20), 205301- (2022)
https://doi.org/10.1063/5.0124000

Kreuels, K., Bosma, D., Nottrodt, N., Gillner, A.:
Utilizing direct-initiation of thiols for photoinitiator-free stereolithographic 3D printing of mechanically stable scaffolds.
BIOMEDIZINISCHE TECHNIK 66(s1), Fachverlag Schiele & Schön GmbH, S. 316, (2021)
https://doi.org/10.1515/bmt-2021-6049

Kreuels, K., Zhong, Z., Nottrodt, N., Gillner, A., Mela, P.:
P2–ArchiTissue–3D-Architecture of biohybrid cardiovascular implants by additive manufacturing.
BIOMEDIZINISCHE TECHNIK 66(s1), Fachverlag Schiele & Schön GmbH, S. 24, (2021)
https://doi.org/10.1515/bmt-2021-6005

Kreuels, K., Bosma, D., Nottrodt, N., Gillner, A.:
Utilizing direct-initiation of thiols for photoinitiator-free stereolithographic 3D printing of mechanically stable scaffolds.
Current Directions in Biomedical Engineering 7, 847-850 (2021)
http://dx.doi.org/10.1515/cdbme-2021-2216