3D-Metalldruck wird mit Schall noch besser
Forscher der Universität des Saarlandes hat Lautsprecher in handelsüblichen Printer eingebaut
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Forscher Oliver Maurer: Vibrationen für mehr Präzision (Foto: Claudia Ehrlich, uni-saarland.de) |
Saarbrücken (pte023/24.06.2025/13:59)
Forscher der Universität des Saarlandes haben die Qualität kleiner Metallbauteile verbessert, die im Pulverbett 3D-gedruckt werden - und zwar mit Schall. Die Industrie, wie vor allem Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugbau, aber auch etwa in der Medizintechnik für Prothesen, könnte hiermit erheblich stärker belastbare Bauteile produzieren.
Vibrationen verteilen besser
Fertigungstechniker Oliver Maurer hat einen Lautsprecher in einen handelsüblichen Metall-3D-Drucker eingebaut, genauer gesagt unter die Substratplatte, auf der das Metallpulver liegt. Die Schallwellen sorgen für Vibrationen und Hub-Rüttelbewegungen auf der Platte. Durch das ruckweise heftige Schütteln wird das Pulver gezielt verdichtet, bevor der Laser es aufschmilzt.
"Dadurch reduzieren sich Poren, die Mikrostruktur der Metallschichten wird homogener, die Oberfläche glatter und die Bauteile sind sogar geometrisch genauer", sagt der Forscher. Heißt auch: Die 3D-Druckerzeugnisse halten aufgrund der höheren Qualität weit mehr aus, sie werden belastbarer, ihr Einbau wird problemloser und schneller, außerdem werden weniger fehlerhafte Teile produziert und es muss weniger nachbearbeitet werden.
Gegen Hohlräume und Blasen
Nachdem der Laser die Metallpartikel aufschmilzt, wachsen Metallkristalle - solange, bis sie vollständig erstarren. "Bleibt das neue Bauteil dabei permanent in Schwingung, bilden sich kürzere statt langer Metallkristallite in alle Richtungen aus. Diesen Prozess können wir mit Schall gezielt steuern", erklärt Maurer die Vorteile seines optimierten Verfahrens.
Das mache das gedruckte Bauteil in seinem Gefüge erheblich stabiler. Denn die Kristallite wüchsen nicht einfach lang nebeneinander, was in der Schmelze zu gefürchteten Hohlräumen oder Blasen führen kann, die Löcher in Bauteilen hinterlassen, wo eigentlich keine sein sollten. Ein durch solche Poren geschwächtes Bauteil halte Belastungen weniger stand.
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