Elektromagnetische Methoden für den 3D-Druck mit metallischen Materialien

Dr. Imants Kaldre

Ziel dieses Projekts ist es, die Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Institutionen (HZDR und IPUL) auf den Themengebieten der additiven Fertigung mit metallischen Materialien sowie der magnetohydrody-namischen Methoden der Metallverarbeitung zu stärken. Konkret zielt das Projekt auf elektromagnetische Methoden zur Interaktion mit dem Metall-3D-Druckprozess ab. Dies soll mittels Austauschbesuchen und gemeinsamen Seminaren zu diesen Themen erreicht werden.

Direkte Zielgruppe: Direkte Zielgruppe sind Forschende und Doktorand/-innen der beiden Forschungsgruppen, die an den Treffen/Workshops zu den wissenschaftlichen Themen (Radiographiestudien und additive Fertigung) und den Diskussionen über die mögliche Zukunft der wissenschaftlichen Zusammenarbeit und des Austauschs teilnehmen.

Indirekte Zielgruppe: Indirekte Zielgruppe sind die Besucher/-innen des öffentlichen Seminars, das während des Besuchs einer Delegation des Kooperationspartners an der Universität Lettland und dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf stattfindet.

Die additive Fertigung von metallischen Komponenten ist eine schnellwachsende Technologie und eröffnet ein breites Spektrum neuer Anwendungen. Voraussetzung ist die Verfügbarkeit hochwertige Rohstoffe mit definierten Eigenschaften und einem reproduzierbaren Verhalten unter Hitzeeinwirkung. Bei der additiven Fertigung mit metallischen Materialien wird eine kleine Menge Metall mit Hilfe eines Lasers oder eines Lichtbogens kurzzeitig geschmolzen und erstarrt dann als kompaktes Material. Für die kontrollierte Erstarrung sind die Wärmeübertragung und der schmelzflüssige Zustand während des Schmelz- und Erstarrungsprozesses sehr wichtig.

Magnetohydrodynamische (MHD) Methoden ermöglichen eine wirksame Kontrolle des flüssigen Metalls durch Lorentz-Kräfte. Um den 3D-Druck von metallischen Komponenten zu verbessern, können verschiedene MHD-Methoden zweckmäßig eingesetzt werden: statische Magnetfelder, magnetische Wechselfel-der, gepulste Magnetfelder und deren Kombinationen. Sowohl das HZDR als auch das UL verfügen über langjährige Forschungserfahrung auf dem Gebiet der angewandten Magnetohydrodynamik und der Materialwissenschaft. Geplant ist, die Kompetenzen des HZDR in der Flüssigmetallradiographie zur Untersuchung von Strömungen mit den Kompetenzen des IPUL in der Magnetohydrodynamik zu kombinieren.

Geplant ist außerdem die Durchführung eines ersten Pilotversuchs zur Röntgenradiographie am HZDR, um die Grenzen und die Machbarkeit der Methode zur Analyse und Untersuchung der Erstarrung von Aluminiumlegierungen, die im IPUL untersucht werden, besser zu verstehen.

09.2024 – Gastvortrag in der UL durch einen Vertreter des HZDR über die jüngsten Entwicklungen bei Flüssigmetall-Durchflussmesstechniken mittels Röntgenradiographie im HZDR. (Martins Sarma).

11.2024 – Gastvortrag in der UL durch einen Vertreter des HZDR über das Projekt und die jüngsten Entwicklungen in der UL zur Untersuchung magnetohydrodynamischer Methoden für den 3D-Druck von Metallen und zur Erforschung verwandter Bereiche. Vortragende: (Dr. Imants Kaldre, Dr. Matīss Kalvāns)