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OptMetGlas

Laser-Strahlschmelzen metallischer Gläser – Optimierung von Werkstoff und Herstellungsverfahren

Metallische Gläser besitzen aufgrund ihrer Amorphität einzigartige mechanische Eigenschaften und sind daher als Konstruktionswerkstoff höchst interessant. Die Bauteildimensionen waren jedoch bisher bei der Verarbeitung durch konventionelle Fertigungsverfahren auf wenige Zentimeter begrenzt. Additive Laser-Strahlschmelzverfahren verfügen über das Potenzial, größere und komplexere Bauteile aus metallischem Glas herzustellen. Ziel des Projekts OptMetGlas war es, die herausragenden Materialeigenschaften für die breite industrielle Anwendung zu erschließen. Ermöglicht werden sollte dies durch prozess- und legierungsseitige Optimierungen.

IGF-Projekt: 19927 N

Laufzeit: 01.01.2018 - 31.03.2020

Beteiligte Forschungseinrichtungen

  • Universität Duisburg-Essen, Institut für Produkt Engineering, Lehrstuhl Fertigungstechnik
  • Universität des Saarlandes, Lehrstuhl f. Metallische Werkstoffe

Eingebundene Unternehmen
(Projektbegleitender Ausschuss, "PA")

  • 3D MicroPrint GmbH KMU
  • Add. Manufact. & Research UG KMU
  • Additive Works GmbH KMU
  • Citim GmbH
  • Electro Optical Systems
  • Günter-Köhler-Inst. ifw
  • Heraeus Deutschl. GmbH & Co. KG
  • LaserTeck GmbH KMU
  • Linde AG
  • MBFZ-toolcraft GmbH KMU
  • Meyer Brillenmanufaktur GmbH KMU
  • MK Metallfolien GmbH KMU
  • Olympus Surgical Techn. Europe
  • SPECTARIS, Dt. Industrieverband

Von diesen beteiligten sich die Unternehmen 3D MicroPrint GmbH, Add. Manufact. & Research UG, Heraeus Deutschl. GmbH & Co. KG, Linde AG, MBFZ-toolcraft GmbH, Meyer Brillenmanufaktur GmbH, MK Metallfolien GmbH und Olympus Surgical Techn. Europe an der Deckung der auf freiwilliger Basis durch die Wirtschaft zu tragenden Administrationskosten. Die F.O.M. bedankt sich im Namen der begleitenden Branchen.

BMWK-Förderung

  • Das IGF-Vorhaben Nr. 19927 N der Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik wurde im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
  • Fördersumme: 346.660 EUR

Vorhabensbeschreibung

Wissenschaftliche Publikationen

  • Tillmann, W., Fehr, A., Wegner, J., Stangier, D., Kleszczynski, S., Witt, G., LPBF-M manufactured Zr-based bulk metallic glasses coated with magnetron sputtered ZrN films. Surface and Coatings Technology 2020, 386: 125463. DOI:  10.1016/j.surfcoat.2020.125463
  • Wegner, J., Frey, M., Kleszczynski, S., Busch, R., Witt, G., Influence of process gas during powder bed fusion with laser beam of Zr-based bulk metallic glasses. Procedia CIRP, 2020, 94: 205–210. DOI: 10.1016/j.procir.2020.09.039
  • Wegner, J., Frey, M., Stiglmair, P., Kleszczynski, S., Witt, G., Busch, R., Mechanical Properties of Honeycomb structured Zr-based bulk metallic glass specimens fabricated by laser powder bed fusion. South African Journal of Industrial engineering 2019, 30(3): 32–40. DOI: 10.7166/30-3-2265
  • „Additive Fertigung – 3-D-Druckverfahren sind Realität in der industriellen Fertigung“ VDI Statusreport 2019

Akademische Abschlussarbeiten

  • Wang, W. (2020): "Einflüsse auf die Defektausprägung in überhängenden Geometrien  Zr-basierter metallischer Gläser im LPBF-Verfahren" (Masterarbeit)
  • Zeymer, J. (2020): "Laser-Strahlschmelzen auxetischer Strukturen aus Zr-basiertem metallischen Glas" (Masterarbeit)
  • Henkemeier, T. (2020): "Verschleißverhalten additiv gefertigter Zr-basierter metallischer Gläser" (Bachelorarbeit)
  • Materna, L. (2020): "Konzeptionierung und Inbetriebnahme einer modularen Bauraumverkleinerung für den Laser-Strahlschmelzprozess" (Bachelorarbeit)
  • Pieper, L. (2019): "Additive Fertigung anwendungsnaher Demonstratorgeometrien aus AMZ4 im Laser-Strahlschmelzverfahren" (Masterarbeit)
  • Bäcker, J. (2019): "Einfluss der Belichtungsstrategien zur Herstellung kritischer Geometrieelemente bei der Verarbeitung metallischer Gläser mittels Laser-Strahlschmelzen" (Masterarbeit)
  • Vrbanic, D. (2019): "Parameterstudie zur Verarbeitung metallischer Gläser auf Zirkonium-Basis im Laser-Strahlschmelzprozess" (Bachelorarbeit)

Abschließende Ergebnisse

Weitere Informationen für eingebundene PA-Unternehmen

  • Präsentationen und Protokolle der PA-Sitzungen:
    -  30.03.2020 (Webkonferenz)
    -  20.11.2019 (Messe FormNext, Frankfurt)
    -  27.06.2019 (Messe RapidTech, Erfurt)
    -  15.11.2018 (Messe FormNext, Frankfurt)
    -  06.06.2018 (Messe RapidTech, Erfurt)
  • Zwischenbericht:
    -  Zwischenbericht für 2019
    -  Zwischenbericht für 2018
  • Posterpräsentation:
    -  Poster F.O.M.-Konferenz 2019
    -  Poster F.O.M.-Konferenz 2018
  • Detaillierter Abschlussbericht

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