Forschern am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden ist die Fertigung von komplexen Hartmetallwerkzeugen mittels 3D-Druck- bzw. Binder-Jetting-Verfahren gelungen. Deren Qualität steht konventionell hergestellten Hochleistungswerkzeugen in nichts nach.
Bei dem dabei verwendeten Binder-Jetting-Verfahren werden die Ausgangspulver oder -granulate mittels einem über einen Druckkopf aufgebrachten organischen Binder lokal benetzt und gebunden. Die Herausforderung dabei war, hundertprozentig dichte Bauteile zu erhalten, die ein perfektes Hartmetallgefüge und gute mechanische Eigenschaften aufweisen.
Durch die gezielte Variation der Bindermatrix lassen sich Biegebruchfestigkeit, -zähigkeit und Härte individuell einstellen – je geringer der Binderanteil im Hartmetall, desto härter das Bauteil. Die am Fraunhofer IKTS gefertigten Prototypen haben einen Bindergehalt von 12 bis 17 Masse-% und zeigen ein der konventionellen Herstellungsroute vergleichbares Gefüge.
„Durch den Einsatz des 3D-Drucks zur Herstellung von komplexen Grünkörpern und dem anschließenden Sintern unter herkömmlichen Sinterbedingungen erreichen wir Bauteile mit einem typischen Hartmetallgefüge bei hundertprozentiger Dichte“, erläutert Johannes Pötschke, Gruppenleiter Hartmetalle und Cermets am Fraunhofer IKTS.
Darüber hinaus ist es gelungen, eine homogene Kobalt-Verteilung einzustellen, die für vergleichbare Qualitäten wie bei konventionell hergestellten Hochleistungswerkzeugen sorgt. Das IKTS unterstützt Hersteller und Anwender von Hartmetallwerkzeugen bei der Auswahl entsprechender Werkstoffe sowie bei der produktspezifischen Weiterentwicklung des 3D-Drucks. mc
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