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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 sind jedoch 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 Vorhabens ist es, die herausragenden Materialeigenschaften für die breite industrielle Anwendung zu erschließen. Ermöglicht werden soll 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

BMWi-Förderung

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

Deckung der Administrationskosten

  • Administrationskosten durch freiwillige Förderbeiträge der Industrieunternehmen des Projektbegleitenden Ausschusses zu 90,7 % gedeckt

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., 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)
  • Stiglmair, P. (2016): "Mechanische und thermophysikalische Eigenschaften des per pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen gefertigten metallischen Massivglases Zr59.3Cu28.8Al10.4Nb1.5" (Bachelorarbeit)

Abschließende Ergebnisse

  • IGF-Erfolgsnote [Bereitstellung nach Projektabschluss, vsl. 06/2020]

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 2018
  • Posterpräsentation:
    -  Poster F.O.M.-Konferenz 2019
    -  Poster F.O.M.-Konferenz 2018

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