Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWSNovel metallic materials, feedstock and fabrication processes for high-performance additive manufactured goods (NovMat-AM)
Motivation
Die Besorgnis über den Klimawandel und die nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen zwingt zu immer drastischerer Energieeffizienz und neuen Ansätzen bei der Konstruktion und Verarbeitung von Materialien. In diesem Zusammenhang wird der Einsatz neuer additiver Fertigungsverfahren (AM) die Verarbeitung fortschrittlicher Werkstoffe in komplexen Formen mit großen Material- und Kosteneinsparungen sowie wirksamen Recyclingstrategien ermöglichen.
Projektziel
Das übergeordnete Ziel des Projekts ist die Erforschung und Entwicklung neuartiger metallischer Werkstoffe und Ausgangsmaterialien auf der Grundlage von HEAs sowie die Entwicklung von Verfahren für die additive Fertigung solcher Werkstoffe für künftige Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Energieerzeugung und der Werkzeugindustrie.
Das Projekt befasst sich mit dem Topic 6 »Materials in Additive Manufacturing« im Rahmen der M-ERA.NET-Ausschreibung 2020. In Übereinstimmung mit den Zielen dieses Themas verfolgt das Projekt die folgenden Hauptaufgaben und Ziele:
- Überwindung der begrenzten Verfügbarkeit von HEA-Rohstoffen durch die Entwicklung von hochwertigen Pulvern und Filamenten für AM
- Sicherstellung der Verfügbarkeit neuer kostengünstiger HEA-basierter Werkstoffe mit geringer Dichte für Hochtemperaturanwendungen mit verbesserter spezifischer Festigkeit im Vergleich zu Ni-basierten Superlegierungen und γ-TiAl-Legierungen und Ermöglichung eines übergreifenden Anwendungsspektrums, z. B. für neue Verschleiß- und Korrosionsschutzstrukturen
- Entwicklung neuartiger AM-Materialextrusions- und hybrider Laser- und Plasmabeschichtungsprozesse für die Herstellung fortschrittlicher und mehrkomponentiger metallischer Werkstoffe auf HEA-Basis
- Erarbeitung eines besseren Verständnisses der Beziehung zwischen Prozessparametern, Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften
- Untersuchung von Reparatur- und Wiederherstellungsstrategien auf der Grundlage von Laser- oder Plasmabeschichtungsprozessen, die eine ressourcenschonende und energieeffiziente Produktion ermöglichen, mit deutlichen Auswirkungen auf die europäischen Ziele der Strategie »Reduzieren, Wiederverwenden, Recyceln« (RRR)
- Verfolgung eines wissensbasierten Ansatzes, der theoretische und experimentelle Legierungsentwicklung und -verarbeitung für effiziente Forschungsfortschritte, Fertigung und transnationalen Wissensaustausch umfasst
Vorgehen
Für dieses Projekt wurde ein transnationales Konsortium aus vier Ländern gebildet, das eine enge Zusammenarbeit zwischen Universitäten, Forschungseinrichtungen und kleinen bis mittleren Unternehmen (KMU) fördert. Das Projekt zielt im Allgemeinen darauf ab, TRL 4 bis 5 am Ende des Projekts zu erreichen. Um eine konsequente Ausrichtung auf die industrielle Relevanz der angestrebten Themen zu gewährleisten, wird ein Beirat eingerichtet. Ihm gehören prominente europäische Lieferanten von Roh- und Ausgangsstoffen, Anbieter von AM-Anlagen, Technologie- und Dienstleistungsanbietern sowie potenzielle Endnutzer aus der Luft- und Raumfahrt, der Energieerzeugung und der Werkzeugbauindustrie an.