ColdMetalFusion: Alternative für komplexe Metallteile

Lange und schwer vorhersehbare Vorlaufzeiten, Werkzeugkosten und notwendige Umrüstungen nach Konstruktionsänderungen begrenzen die Flexibilität des Feingusses. Gerade bei Pumpen, Turbinen sowie Energie- und Industrieanlagen können Verzögerungen Auswirkungen auf Produktionspläne, Ersatzteilversorgung und Kundenverpflichtungen haben.

Vor diesem Hintergrund rücken ergänzende Fertigungsverfahren in den Fokus. ColdMetalFusion (CMF) soll die Abhängigkeit von Werkzeugen reduzieren und Entwicklungszyklen verkürzen. Dabei versteht sich das Verfahren nicht als Ersatz für etablierte Technologien, sondern als Erweiterung des Fertigungsspektrums. CMF verarbeitet einen Feedstock aus Metallpartikeln, die in einem Polymersystem gebunden sind. Beim selektiven Lasersintern schmilzt der Laser lediglich das Polymerbindemittel. So entsteht zunächst ein „Grünteil“ mit der vorgesehenen Geometrie.

ColdMetalFusion: Weniger Wärme beim Druckprozess

Anschließend folgen Entbindern und Sintern. Das Bindemittel wird entfernt, während die Metallpartikel zu einer dichten metallischen Struktur sintern. „Cold“ bezieht sich damit ausschließlich auf die Formgebung. Die endgültige Verdichtung erfolgt weiterhin bei hoher Temperatur. Weil Formgebung und Verdichtung getrennt sind, fällt die Wärmezufuhr beim Drucken geringer aus als bei Verfahren, die Metall direkt schmelzen. Dadurch lassen sich Restspannungen, Verformungen und Temperaturgradienten reduzieren.

Feedstock statt losem Metallpulver

Der gebundene Feedstock vereinfacht die Handhabung und erhöht die Sicherheit. Das ist insbesondere bei reaktiven Werkstoffen relevant. Nicht verwendeter Feedstock kann zu 100 Prozent wiederverwendet werden. Headmade Materials steuert die Feedstock-Produktion über sein patentiertes Verfahren. Kunden können zudem die Entwicklung neuer Feedstocks für spezifische Anwendungen anfragen.

Welche bestehende Infrastruktur lässt sich nutzen?

Nach dem Druck setzt CMF auf das industriell etablierte Sintern. Vorhandene Ofeninfrastruktur, metallurgisches Know-how sowie Verfahren zur Qualitätskontrolle aus Pulvermetallurgie und Metall-Spritzgießen (MIM) können genutzt werden.

Für Hersteller mit entsprechender Infrastruktur lassen sich damit bewährte Produktionsprinzipien übertragen. Gegenüber Metall-Pulverbettschmelzverfahren kann CMF laut Headmade Materials den Bedarf an speziellen Anlagen, komplexer Pulverhandhabung und umfangreichen Sicherheitsmaßnahmen reduzieren. Anders als MIM und Feinguss benötigt CMF keine Formen und Werkzeuge. Das macht das Verfahren insbesondere für Ersatz- und Austauschkomponenten sowie kleine bis mittlere Stückzahlen interessant.

ColdMetalFusion für komplexe Geometrien

CMF ermöglicht innenliegende Kanäle, Leichtbaustrukturen und Geometrien, die mit konventionellen Verfahren schwierig oder kostenintensiv herzustellen wären. Genannte Anwendungen reichen von Turbinenkomponenten und LNG-Pumpenteilen über Laufräder bis zu Kühlsystemen im Motorsport und Getriebekomponenten.

Die derzeitigen Bauteilgrößen bewegen sich im Allgemeinen zwischen Streichholzschachtel und Schuhkarton. Typische Wandstärken liegen zwischen 1,0 und 25 Millimeter. Grenzen ergeben sich vor allem aus den Anforderungen beim Entbindern und Sintern.

Warum ist ColdMetalFusion für Titan interessant?

Als Beispiel für mögliche Fertigungsvorteile nennt Headmade Materials Titan und Nickelbasislegierungen. Bei Titan kann die endkonturnahe Fertigung den Bearbeitungsaufwand und Materialabfall reduzieren. Damit besteht das Potenzial, Produktionskosten zu senken.

Über einzelne Anwendungen hinaus positioniert Headmade Materials CMF als Ergänzung zu Feinguss, MIM und pulverbettbasiertem Laserschmelzen. Das Verfahren verbindet digitale Gestaltungsfreiheit mit der Infrastruktur und den metallurgischen Grundlagen pulverbasierter Fertigung.

Quelle: Mit Material von Headmade Materials