CarbonNanoMCW - Entwicklung eines neuen Fülldrahtes mit Kohlenanofasern und Nanotubes verstärktem Aluminiumpulver für den drahtbasierten metallischen 3D-Druck

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuen Fülldrahtes mit CNS (CNS-Carbon Nanostructures, einer Mischung aus Kohlenanofasern und Nanotubes) verstärktem Aluminiumpulver für den drahtbasierten metallischen 3D-Druck, sowohl mittels Laser- als auch mittels Elektronen-Strahl. CNS wird beim russischen Projektpartner direkt auf der Oberfläche des Aluminiumpulvers aus der Gasphase synthetisiert. Verschiedene CNS verstärkte Aluminiumpulver mit verschiedenen Konzentrationen, Größen und Geometrien der CNS werden entwickelt und charakterisiert. Diese Art von Züchtung erzeugt eine homogene Verteilung der CNS auf dem Pulver und vermeidet die separate Verarbeitung von CNS im Herstellprozess. Sie bietet signifikante Vorteile im Vergleich mit einem separaten Management von Pulver und Nanopartikel an Atmosphäre, Gesundheit am Arbeitsplatz und Sicherheitsaspekten. Nach der Identifizierung von passenden Pulverzusammensetzungen wird der Fülldraht vom deutschen Projektpartner BTU-LFT erzeugt. Der metallbeschichtete und mehrfachverformte Pulverkern des Fülldrahtes besitzt mäßige Anforderungen an Form und Größe der Pulverteilchen. Gemeinsam mit dem Beschichtungsmaterial bietet der Fülldraht ein flexibles Legierungssystem für den drahtbasierten metallischen 3D-Druck, der mittels Laser- und Elektronenstrahl bei BTU-LFT und dem österreichischen Projektpartner TU Graz durchgeführt wird, um die Verarbeitbarkeit des Fülldrahtes zu evaluieren und die resultierenden Materialeigenschaften zu bestimmen und zu bewerten. Sowohl die Prozesse, als auch die Material- und Probencharakterisierung wird jeweils von den Partnern eigenständig durchgeführt. Basierend auf diesen systematischen Untersuchungen wird das passende Legierungssystem für den jeweiligen Prozess ausgewählt und in Demonstratoren implementiert. Das Hauptziel ist, die Festigkeit im Vergleich zu AlSi-basiertem Material um das Dreifache zu steigern. Die neuen Materialien werden für beide drahtbasierten Prozesse validiert und exemplarisch eingesetzt. Weiters wird die Machbarkeit für den drahtbasierten metallischen 3D-Druck mittels Lichtbogen untersucht, um die Umsetzbarkeit auf generelle Industrieeinsätze zu ermöglichen.