Neue Funktionalität im Metall-3D-Druck: gezielt poröse Strukturen

Das Fraunhofer ILT hat ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich metallische Bauteile im 3D-Druck lokal durchlässig oder dicht herstellen lassen – ohne Nachbearbeitung. Möglich macht das die gezielte Steuerung von Porosität im bewährten LPBF-Verfahren. Die Übergänge zwischen dichten und porösen Bereichen können dabei scharf oder gradiert gestaltet werden. Das Resultat: funktionsintegrierte Komponenten mit mechanischer Stabilität und maßgeschneiderter Permeabilität.

Klassische Metallschäume oder Gewebestrukturen müssen meist separat hergestellt und in Bauteile eingebracht werden. Das kostet Zeit, ist hinsichtlich des Gestaltungsfreiraums begrenzt und führt aufgrund von Naht- und Verbindungsstellen zur Änderung von physikalischen Eigenschaften des Bauteils, beispielsweise die Steigerung von thermischen und elektrischen Widerständen. Die Fraunhofer-Lösung integriert poröse Zonen direkt in das Bauteil. Nachbearbeitung ist nicht nötig. Selbst komplexe Geometrien mit innenliegenden Strukturen lassen sich so verwirklichen.

Anwendungspotenzial in Wasserstofftechnik & Co.

Besonders spannend ist die Technologie für Branchen, in denen Gase oder Flüssigkeiten gezielt geleitet oder gefiltert werden: Ein zentrales Einsatzgebiet ist die Wasserstofftechnologie, konkret: Elektrolyseure. Diese bestehen aus komplex aufgebauten Zellstapeln mit verschiedenen Funktionsschichten. Das Fraunhofer ILT prüft derzeit, ob sich diese Schichten direkt additiv fertigen lassen, inklusive gezielt durchlässiger Bereiche. Ziel ist, die Zahl der Einzelteile zu reduzieren, und so Effizienz, Materialeinsatz und Produktionskosten zu verbessern.

Es besteht zudem bereits Kontakt mit Endanwendern anderer Einsatzgebiete wie Turbomaschinenbau, Werkzeugbau, Wärmetauscher und Filter sowie Chemie. Das breite Spektrum an möglichen Anwendungsfällen unterstreicht die Relevanz der entwickelten Lösung für Hochtechnologieanwendungen.

Demonstration auf der Laser World of Photonics

Wie sich Permeabilität sichtbar machen lässt, zeigt das Fraunhofer ILT in dieser Woche 5 auf der Laser World of Photonics in München. Dort demonstriert ein metallisches Logo mit integrierten porösen Zonen, wie Luft gezielt durchströmen kann – auf Knopfdruck. Interessierte sind herzlich eingeladen, ihre Ideen am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand (Halle A3, Stand 431) zu teilen.