Neue Standards für 3D-Druck mit Pulvern

Die Laser-Pulverbettfusion zählt zu den führenden industriellen 3D-Druckmethoden. Sie dient hauptsächlich dazu, anspruchsvolle, belastbare Komponenten in Luftfahrt, Raumfahrt, Medizin und Werkzeugproduktion herzustellen. Über sechs Jahre hinweg untersuchten Wissenschaftler unter Führung der Universität Duisburg-Essen verbesserte Techniken und Materialien.

Wie der Informationsdienst Wissenschaft berichtet, schloss das Forschungsteam das DFG-finanzierte Schwerpunktprogramm "Werkstoffe für additive Fertigung" kürzlich ab. Die Erkenntnisse dienen als wertvolle Grundlage für Forscher und Unternehmen. Bei der Laser-Pulverbettfusion (LPBF) lässt ein Laser feine Lagen aus Metall- oder Kunststoffpulver gezielt schmelzen. So baut sich das Objekt schrittweise auf. Um Materialien und additive Prozesse systematisch voranzutreiben und zu vereinheitlichen, startete die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) 2019 das Schwerpunktprogramm SPP 2122. Unter Leitung von Prof. Dr. Stephan Barcikowski aus der Technischen Chemie an der Universität Duisburg-Essen (UDE) erkundeten seitdem über 30 Teams unterschiedliche Themenbereiche.

Erfahrungswerte zu LPBF

Von angepassten Metall- und Kunststoffrohstoffen über Ergänzung mit Nanopartikeln bis zu genauer Prozessanalyse reichte das Forschungsspektrum. 32 Labore weltweit stellten nach einheitlichen Vorgaben Elemente aus metallischen und polymeren Substanzen her, teils mit Nanopartikel-Zusätzen, teils ohne. So verglichen sie Einflüsse von Rohstoffmerkmalen, Geräteeinstellungen und Abläufen gründlich. Daraus entstand eine weltweit einmalige Sammlung von Erfahrungswerten und Daten, die das Forschungsteam zur Interlabor-Studie zusammenfasste.

"Die Interlabor-Studie ist ein Meilenstein für Wissenschaft und Industrie, denn sie liefert erstmals weltweit vergleichbare Daten zu hochkomplexen Fertigungsprozessen über verschiedene Materialklassen hinweg", sagt Dr. Anna Ziefuß, Leiterin der Arbeitsgruppe Oberflächenchemie und Laserbearbeitung an der UDE. "Die Ergebnisse der Studie, zusammen mit den Beiträgen im Special Issue, bieten Einblicke in die gesamte Prozesskette – vom Materialdesign und den Partikeleigenschaften bis zur finalen Bauteilperformance." Aus diesen Erkenntnissen können bessere Richtlinien entstehen, lassen sich Abläufe gezielt verfeinern und Rohstoffe rascher und effizienter einsetzen.

Interlabor-Studio im Open Access

Die Daten der Interlabor-Studie sollen allen Interessierten zur Verfügung stehen und ab 10. November 2025 im Internet verfügbar sein. Das Special "Materials for Additive Manufacturing – Final Outcomes of SPP 2122", das viele Themen der Studie aufgreift, wurde vorab schon veröffentlicht. "Unser Ziel war es, sowohl grundlegendes Verständnis als auch praktische Lösungen zu präsentieren – und beides vollständig im Open Access", so Ziefuß.

(usz)