Schnell und präzise: Der laserbasierte 3D-Druck hat sich durchgesetzt und die Fertigungstechnik revolutioniert. Laser in der Produktion werden immer leistungsfähiger und brillanter, jedoch sind die verfügbaren Materialien für die nötige Bearbeitung oftmals vollkommen unzulänglich. Bis heute werden in der additiven Fertigung Metallpulver eingesetzt, die vor über 50 Jahren für ein völlig andersartiges Verfahren entwickelt wurden. Bei modernen laserbasierten additiven Verfahren führen diese Pulver jedoch zu Prozessinstabilitäten sowie Porositäten und Defekten im Bauteil.
In der ersten Förderphase des von der Universität Duisburg-Essen und des Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CENIDE) koordinierten SPP 2122 ging es deshalb vor allem um die Ausgangswerkstoffe. Das Forscherteam entwickelte neue, an das lasergestützte Produktionsverfahren angepasste, Materialien und setzte auf die Synthese neuer Metall- und Polymerpulver. So wurde die Palette der Pulvermaterialien deutlich erweitert.
„Es ist uns erstmals gelungen, die Materialentwicklung mit der Photonikforschung zu verschmelzen“, erläutert WLT-Mitglied und SPP-Sprecher Prof. Dr. Stephan Barcikowski. Die Forschenden gehen davon aus, dass es erhebliches Potenzial in der gezielten Materialentwicklung für die photonische Produktion gibt. Wichtig ist hier, dass die vollständige Prozesskette eines Produktes – von der Pulvermodifikation über die Pulverfließeigenschaften und dem Pulverbett-Laserdruck bis hin zu den mikrostrukturellen Eigenschaften – verstanden werden muss und eben nicht nur ihre Einzelschritte.
Die beteiligten Arbeitsgruppen haben ihre Ergebnisse aus der ersten Förderphase in über 55 Publikationen und Sonderausgaben in wissenschaftlichen Journalen veröffentlicht. Kommenden März werden die Highlights der ersten Förderphase erstmals gebündelt der Öffentlichkeit vorgestellt.
In den nächsten Jahren planen die Forschenden in projektübergreifenden Tandems weiterzuarbeiten und gemeinsame Interlaborstudien inklusive einem gezieltem Forschungsdatenmanagment anzugehen. Dabei sollen die Fortschritte für Metall- und Polymerbasierte Ausgangsmaterialien bei der Industrialisierung, Standardisierung, Robustheit und dem grundlegenden Verständnis entlang der gesamten Prozesskette des laserbasierten 3D drucks gefestigt werden.