Automatisierte Nachbearbeitung für ColdMetalFusion-Bauteile: Projektabschluss AutoSmooth

Gemeinsam mit der Rösler Oberflächentechnik GmbH und der Headmade Materials GmbH entwickelte die Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) im Forschungsprojekt „AutoSmooth“ ein automatisiertes Verfahren zur Entpulverung und Oberflächenglättung von ColdMetalFusion-Grünteilen. Ziel des Projekts war es, die Oberflächenqualität der Bauteile bereits vor dem Entbindern und Sintern gezielt zu verbessern und den ansonsten erst am fertigen Metallbauteil erforderlichen Nachbearbeitungsaufwand deutlich zu reduzieren.

Hierfür wurde ein automatisierter Prozess entwickelt, der die Entpulverung der gedruckten Grünteile mit einer gezielten Oberflächenglättung kombiniert. Durch die Bearbeitung im Grünzustand können Oberflächenunregelmäßigkeiten frühzeitig reduziert werden. Nach dem Sintern weisen die Bauteile dadurch eine deutlich höhere Oberflächenqualität auf, während sich der Aufwand für die nachgelagerte mechanische Bearbeitung erheblich verringert.

Neben der Optimierung der Bauteilqualität untersuchte das Projekt auch die Wiederverwendbarkeit des eingesetzten Feedstocks. Die Ergebnisse zeigen, dass das nach dem Additiven Fertigungsprozess und dem AutoSmooth-Verfahren zurückgewonnene Pulver ohne relevante Qualitätseinbußen erneut eingesetzt werden kann. Der nahezu geschlossene Materialkreislauf reduziert Wertstoffverluste und steigert die Ressourceneffizienz der Fertigung.

Die Untersuchungen an Grün- und Sinterbauteilen belegen zudem den positiven Einfluss der automatisierten Nachbearbeitung auf die Bauteilqualität. Durch die Verringerung von Oberflächenfehlern und Kerbwirkungen konnte die Stabilität der Grünteile erhöht werden. Gleichzeitig weisen die gesinterten Bauteile eine homogenere Randzone bei unverändert hoher Werkstoffqualität und Dichte auf.

Ergänzend wurde die gesamte ColdMetalFusion-Prozesskette hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Materialeffizienz und Umweltwirkungen bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Automatisierung der Grünteilnachbearbeitung Bearbeitungszeiten, Kosten und Ressourcenverbrauch deutlich reduzieren kann. Insbesondere bei größeren Stückzahlen ergeben sich durch den geringeren Nachbearbeitungsaufwand und den hohen Automatisierungsgrad erhebliche wirtschaftliche Vorteile.

Mit den im Projekt gewonnenen Erkenntnissen schaffen die Projektpartner eine wichtige Grundlage für die weitere Industrialisierung der ColdMetalFusion-Technologie und deren Einsatz in einer wirtschaftlichen und ressourceneffizienten Serienfertigung komplexer Metallbauteile.

Förderung: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) im Rahmen des Bayerischen Verbundforschungsprogramms (BayVFP), Förderlinie „Materialien und Werkstoffe“.