Hochleistungsmaterialien für den Maschinenbau: Preisgekürte Bachelorarbeit zeigt das Potenzial für die Additive Fertigung
Preisträger Leon Meyer mit von links: Prof. Holger Ruckdäschel (NMB-Geschäftsführer), Stephan Braun (KSB Pegnitz), Dr. Haneen Daoud (Stellvertretende NMB-Bereichsleiterin Metalle), Agata Kulig (NMB), Laudator Siegmar Schnabel (Hauptgeschäftsführer IHK zu Coburg) und Klaus Smolik (Vorstand Forschungsvereinigung Neue Materialien e. V.) © NMB/Nico Geis
Die Entwicklung hochverschleißfester Bauteile ist für die Industriebranche von zentraler Bedeutung. Komponenten, wie Pumpen, Ventile oder Förderschnecken in der Kunststoffverarbeitung, arbeiten unter extremen Bedingungen, wie hohen Temperaturen und abrasiven oder aggressiven Medien. Ihre Lebensdauer, Energieeffizienz und Wartungsarmut wird entscheidend bestimmt durch die eingesetzten Hochleistungsmaterialien. Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe (MMCs), die durch die Integration von Verstärkungspartikeln in eine metallische Matrix entstehen, bieten hervorragende tribologische Eigenschaften, wie hohe Verschleißfestigkeit, Härte sowie Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit.
Daher standen MMCs bei der prämierten Arbeit im Mittelpunkt. Um eine Alternative zu den herkömmlich eingesetzten, aufwändigen Verarbeitungsverfahren von Hochleistungsmaterialien zu eröffnen, lag die Herausforderung darin, zu untersuchen, ob dieser innovative Werkstoff für ein Verfahren der additiven Fertigung geeignet ist. Diese Technologie ermöglicht es, Bauteile mit komplexen Geometrien, wie integrierte Kühlkanäle, die konventionell nicht realisierbar wären, Schicht für Schicht aufzubauen.
Untersucht wurde die Verarbeitung von MMCs mittels pulverbasiertem Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M) exemplarisch für ein komplexes Pumpengehäuse. Der 23-jährige Studierende an der Universität Bayreuth konnte zeigen, dass es möglich ist, aus MMC rissfreie und spannungsarme Bauteile zu drucken – in einem einzigen Fertigungsschritt, also ohne aufwändige Nachbearbeitung.
Die Jury bewertete die Arbeit als einen wichtigen Beitrag, um die industrielle Anwendungsfähigkeit dieser relevanten Werkstoff-/Verfahrenskombination aufzuzeigen.
Die Arbeit wurde bei der Neue Materialien Bayreuth GmbH, einer außeruniversitären Forschungseinrichtung, in Kooperation mit dem Pumpen- und Armaturenhersteller KSB SE & Co. KGaA durchgeführt.
Mit dem Innovationspreis der Forschungsvereinigung Neue Materialien e.V. soll der akademische Nachwuchs aus dem Umfeld der Werkstoff- und Ingenieurwissenschaften gefördert werden. Anfang Dezember wurde dieser Preis zum zehnten Mal vor Ort bei der Neue Materialien Bayreuth GmbH vergeben.
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