ExOne erzielt wissenschaftlichen Durchbruch: Erstmaliger Einsatz von Binder-Jetting-3D-Druck und HD-Sintern von Aluminium in der Automobilbranche

In einem von der Ford Motor Company und der ExOne Company gemeinsam finanzierten Projekt hat ein Team bestehend aus Ingenieuren, Werkstoffwissenschaftlern und Fertigungsfachleuten ein zum Patent angemeldetes Verfahren für schnelles, zuverlässiges Binder-Jetting-3D-Drucken und Sintern von Aluminium entwickelt, das Eigenschaften ergibt, die mit Druckgießen vergleichbar sind.

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This aluminum 6061 engine block model demonstrates the high resolution and geometric control that can be produced in a new patent-pending binder jet 3D printing and sintering process developed by ExOne and Ford Motor Co. (Photo: Business Wire)

Ein kommerziell leistungsfähiges Ergebnis entzieht sich seit mehr als zehn Jahren den Anstrengungen der Wissenschaftler. Es wird erwartet, dass Ford und ExOne infolge des laufenden Projekts gemeinsame und individuelle Patente anmelden.

Derzeit können einige Aluminiumlegierungen mit Laser-3D-Druck verarbeitet werden, aber das Verfahren ist erheblich langsamer als die von Ford und ExOne entwickelte Methode. Das neue Verfahren wird voraussichtlich die Effizienz von Ford steigern, indem das Unternehmen komplexe Teile, die speziell für die additive Fertigung konzipiert wurden, kostengünstig herstellen kann. Auf diese Weise können Größe und Gewicht verringert, Teile konsolidiert und Leistungen verbessert werden.

"3D-gedruckte und gesinterte Bauteile sind für die Automobilbranche ein echter Durchbruch", erklärte Harold Sears, Technischer Leiter für additive Fertigung bei Ford. "Auch wenn das 3D-Druckverfahren ganz anders ist als das Stanzen von Karosserieteilen, verstehen wir heute das Verhalten von Aluminium viel genauer ebenso wie seinen Vorteil beim Bau leichtgewichtiger Fahrzeuge. Hochgeschwindigkeits-3D-Druck mit Aluminium ebnet den Weg für andere Chancen, die wir gerade jetzt ins Auge fassen, da aus Aluminium komplexe Bauteile hergestellt werden können, die früher nicht möglich waren. Hier öffnen sich wirklich Türen für ganz neue Möglichkeiten."

"Die Entwicklung eines schnellen, kostengünstigen und einfachen Verfahrens für den 3D-Druck mit Aluminium mit herkömmlichen Materialeigenschaften ist ein erfolgskritischer Schritt in Richtung auf weitere leichtgewichtige Produkte und eine nachhaltigere Zukunft", so John Hartner, ExOne CEO. "Unsere erstklassigen Ingenieure und Wissenschaftler konzentrieren sich auf die Lösung der kniffligsten Probleme mit 3D-Drucktechnologie, und diese Leistung ist ein echter Erfolg für uns alle."

Die neue Innovation beruht auf dem Binder-Jetting-Verfahren, das allgemein als schnellste Methode des 3D-Metalldrucks für hohe Auflagen betrachtet wird. Mithilfe einer digitalen Datei wird dabei per Tintenstrahl schnell ein Bindemittel auf eine dünne Schicht pulverförmiger Partikel, wie Metall, Sand oder Keramik, aufgebracht, eine dünne Schicht nach der anderen, bis ein festes Teil entsteht. Beim Drucken mit Metallen muss das endgültige gebundene Metallteil anschließend in einem Sinterofen gesintert werden, um die Partikel zu einem festen Teil zu verschmelzen, was die Kraft und Integrität des Metalls erhöht. Das Sinterverfahren für Edelstahl ist zwar gut bekannt, aber hohe Dichten von mehr als 99 Prozent sind ein Industriedurchbruch für Aluminium.

Das gemeinsame Entwicklungsprojekt von Ford und ExOne wurde 2019 ins Leben gerufen. Die endgültige Prüfung von Material und Wiederholbarkeit wurde von Ford geleitet, um die Genauigkeit zu bestätigen. Das abteilungsübergreifende Ford-ExOne-Team befasst sich nun aktiv mit Designs, bei denen das neue Material und Verfahren zum Einsatz kommen kann.

Die Beziehung von Ford und ExOne geht auf den Anfang der 2000er Jahre zurück, als Ford etliche der ersten industrietauglichen Sand-3D-Drucker in den USA von ExOne erwarb, um Sandformen und -kerne für den Metallguss herzustellen. Die 3D-Drucker von ExOne gehören zu einem breiten Sortiment an Technologien, die im Ford Advanced Manufacturing Center in Redford, Michigan/USA, zu sehen sind. Weitere ExOne-Drucker befinden sich in den britischen Ford-Werken.

Weitere Informationen zur heutigen Mitteilung, wie etwa hochauflösende Fotos, Videos und nähere Angaben zu der Technologie, erhalten Sie unter www.exone.com/aluminum.

Über ExOne

ExOne (Nasdaq: XONE) ist der Pionier und weltweit führende Anbieter von Binder-Jetting-3D-Drucktechnologie. Seit 1995 verfolgen wir unentwegt das Ziel, leistungsstarke 3D-Drucker zu liefern, die die schwierigsten Probleme lösen und weltbewegende Innovationen ermöglichen. Unsere 3D-Drucksysteme verarbeiten in kürzester Zeit Pulvermaterialien – darunter Metalle, Keramiken, Verbundwerkstoffe und Sand – zu Präzisionsteilen, Metallgussformen und -kernen sowie innovativen Werkzeuglösungen. Industriekunden nutzen unsere Technologie, um Zeit und Geld zu sparen, Abfall zu reduzieren, ihre Fertigungsflexibilität zu verbessern sowie Designs und Produkte zu liefern, die früher unmöglich waren. Mit einem weltweit führenden Team von Binder-Jetting-Experten bietet ExOne auch spezialisierte 3D-Druckdienste, darunter die kundenspezifische Produktion von geschäftskritischen Teilen, sowie technische und Design-Beratungsleistungen an. Weitere Informationen zu ExOne finden Sie unter www.exone.com oder auf Twitter unter @ExOneCo. Schließen Sie sich auch unserer Initiative #MakeMetalGreen™ an.

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