3D-Druck von amorphen Metallen
Im Projekt AmorFeTa untersuchen wir, wie sich amorphe Metalle additiv verarbeiten lassen. Im Pulverbettverfahren wurden verschiedene Proben aus den BMG-Legierungen gefertigt, um die additive Herstellung unterschiedlicher Geometrien zu untersuchen.
Ziel des Projekts ist es, amorphe Metalle für Leichtbauanwendungen gerade für Luft- und Raumfahrtanwendungen zu qualifizieren. Das Material eignet sich beispielsweise für die Herstellung von Festkörpergelenken oder dünnwandigen Tanks, die im Einsatz hohen Belastungen durch Druck und Temperatur ausgesetzt sind.
Durch die additive Verarbeitung im Pulverbettverfahren können die herausragenden Eigenschaften der BMG-Legierungen in Leichtbau-Anwendungen genutzt werden. Die Festkörpergelenke werden strukturoptimiert hergestellt, um unnötigen Materialeinsatz zu vermeiden. Wasserstofftanks können dünnwandig und mit variablen Wandstärken hergestellt werden, um Gewicht zu sparen und sie gleichzeitig belastbar zu konstruieren.
In verschiedenen Versuchen haben wir im Projekt die Herstellung von Wasserstofftanks aus amorphen Metallen untersucht. Durch FEM-Simulationen konnte die Geometrie der Tanks so optimiert werden, dass sie größtmöglichen Belastungen standhalten.
In einem finalen Versuch wurden unterschiedliche additiv gefertigte Tank-Geometrien aus amorphen Metallen schließlich durch die Aufbringung von Druck zum Bersten gebracht. Die Versuche zeigten, dass elliptische Tank-Konstruktionen mit variablen Wandstärken zwischen 0,3 und 0,7 mm Dicke eine hohe Druckbeständigkeit von über 300 bar aufweisen.
Diese Beständigkeit übertrifft selbst die Erwartungen unserer Wissenschaftler, die sich im Projekt mit den innovativen Materialien beschäftigten. Durch die hohe Elastizität der Metalle und die anwendungsorierte Form, die mit dem Pulverbettverfahren realisiert werden kann, konnte im Projekt eine ideale Methode entwickelt werden, amorphe Metalle für Leichtbauanwendungen in Luft- und Raumfahrt zu qualifizieren.
Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Programm INNO-KOM.