Neue Prozessroute für beschaffungskritische Hartmetalle

Als Verfahrensalternative bietet sich die additive Fertigung zur endkonturnahen Herstellung von Bauteilen an, bei der der Materialeinsatz deutlich reduziert werden kann. Der 3D-Druck von Wolframkarbid ist jedoch aufgrund seiner extremen Härte technisch stark eingeschränkt. Daher hat NMB eine neue Fertigungsroute für Fräskopfrohlinge aus Hartmetall entwickelt – auf Basis des Fused-Filament-Fabrication-(FFF), einem sinterbasierten 3D-Druckverfahren. Durch den Wegfall des bei konventionellen Verfahren entstehenden Schleifschlamms sowie den geringen Materialverbrauch im Prozess wird eine Materialeinsparung von bis zu 45 % erzielt – bei gleichzeitig minimalem Abfall.

• Weiterentwicklung des Fused-Filament-Fabrication-(FFF)-Verfahrens zur Verarbeitung komplexer Bauteilen mit hoher Maßgenauigkeit
  Die Weiterentwicklung des Fused-Filament-Fabrication-(FFF)-Verfahrens zielt darauf ab, die Fertigung komplexer und hochwertiger Bauteile durch verbesserte Druckparameter, optimierte Düsengeometrien und neuartige Filamentmaterialien deutlich zu steigern. Dadurch lassen sich nicht nur höhere Maßgenauigkeit und bessere mechanische Eigenschaften realisieren, sondern auch funktionsintegrierte Strukturen effizient und reproduzierbar herstellen.
• Optimierung des Herstellungsprozesses für Hartmetalle, insbesondere hinsichtlich Porenfreiheit und Materialeigenschaften
  Bei der Optimierung des Herstellungsprozesses für Hartmetalle liegt ein Schwerpunkt auf der Minimierung von Poren, um eine hohe Materialdichte und verbesserte mechanische Eigenschaften zu erzielen. Durch die präzise Steuerung der Sinterparameter, der Temperaturverläufe und der anschließenden Nachbearbeitungsschritte wird die Mikrostruktur gezielt erstarrt. Dadurch werden die Härte, die Verschleißfestigkeit und die Lebensdauer der Bauteile deutlich erhöht.
• Aufbau einer durchgängigen Prozesskette von der additiven Fertigung bis zum finalen Sinterprozess
  Für die effiziente Produktion qualitativ hochwertiger Hartmetallbauteile wird eine durchgängige Prozesskette vom additiven Fertigungsverfahren bis zum abschließenden Sinterprozess aufgebaut. Durch die Optimierung der Prozessübergänge und ein neues Bauteil-Design wird beispielsweise der Materialeinsatz reduziert und die mechanischen Eigenschaften der Produkte verbessert.
• Durchführung eines Life Cycle Assessments (LCA) zur Bewertung der ökologischen und energetischen Effizienz des Gesamtverfahrens
  Die Analyse der ökologischen Auswirkungen entlang des gesamten Herstellungsprozesses umfasst die systematische Bewertung des Energie- und Rohstoffverbrauchs sowie der Abfallströme in jeder Prozessstufe – von der Verwendung des Ausgangsmaterials über die Fertigung von Hartmetallwerkzeugen bis hin zur Nachbearbeitung. Das Ziel besteht darin, ökologische Hotspots zu identifizieren und durch gezielte Maßnahmen, wie beispielsweise Prozessoptimierungen oder Materialsubstitutionen, die Umweltbilanz nachhaltig zu verbessern.