Intec 2019

••• 7 ••• Innovationen Recycling provides real advantages Recycling can help manufacturers to develop new, strategic sources of raw materials, particularly rare and precious metals, giving them a competitive advantage, accord- ing to research co-authored by Gil- van C. Souza, professor at Indiana University. He examined the fi- nancial impact of recycling in the 20 billion dollars industrial metal cutting tool and inserts industry, finding benefits for customers (e.g. lower prices). “Because you become your own supplier – you sell your products and you collect them and you recycle them – it gives you your own source of raw materials,” said Souza. Sintering at lower temperatures Researchers have created a nano- composite of ceramics and a two- dimensional material, opening the door for new designs of nano- composites for solid-state batter- ies, thermoelectrics, catalysts or chemical sensors. Sintering uses high heat to compact powder ma- terials into a solid form. Widely used in industry, ceramic powders are typically compacted at tem- peratures of 800 centigrades or higher. Many materials cannot survive at those temperatures. But a sintering process developed by researchers at Penn State Uni- versity can sinter ceramics at low- er temperatures, less than 300 centigrades, saving energy and enabling a new form of material with high commercial potential. Die additive Fertigung aus Metallpulver bietet sich für die Fertigung komplexer Bauteile an. Foto: Callum Wale on Unsplash B eim „Additive Manufacturing“ (AM) werden metallische Bauteile aus Me- tallpulver, das von einem Laserstrahl aufgeschmolzen wird, hergestellt. Die- ses neuartige Herstellungsverfahren kommt ohne Gussformen aus und eig- net sich perfekt für geometrisch kom- plexe Einzelstücke. Doch bislang ist es nötig, die Prozessparameter (La- serleistung und -geschwindigkeit, Pulverspezifikation) für eine be- stimmte Legierung oder Anwen- dung genauestens einzuhalten. Jede Abweichung kann zu Poren, Rissen oder Eigenspannungen im Werkstück führen und es un- brauchbar machen. Ein Forschungsteam der Empa (Eidgenössische Materialprü- fungs- und Forschungsanstalt) kombinierte akustische Sensoren mit maschinellem Lernen und ana- lysierte die Messdaten mit einem erst 2016 beschriebenen Algorithmus namens SCNN (Spectral Convolutional Neural Network). Mit dieser maschinel- len Lernmethode gelang es, mit einer Trefferquote von über 83 Prozent zu un- terscheiden, ob das Laserschmelzen zu heiß oder zu kalt ablief und damit uner- wünschte Poren erzeugte. Die Forscher sind zuversichtlich, dass sich die Methode nicht nur auf Laser-3D- Drucker anwenden lässt. Auch andere AM-Verfahren wie Laser-Sintern, Stereo- lithografie oder Multijet-Printing laufen nach ähnlichen physikalischen Prinzipien ab. Die Empa-Methode zur Prozess- und Qualitätsüberwachung in Echtzeit könn- te also bei all diesen Verfahren ein- setzbar sein. Schon jetzt hat ein Industriepartner vom Know-how profitiert: Dieser stellt Laserquel- len und Bearbeitungsköpfe für Lasermaschinen her. Dank dem Empa-Team verfügt die Firma bald über ein Sensorsystem, das den Laserbearbeitungsprozess optisch überwacht und dokumen- tiert. Die so gewonnenen Daten helfen, zukünftige Laserprozesse zu optimieren und den hohen Qua- litätsstandard zu halten, den etwa die Automobilindustrie von ihren Zulieferern fordert. Qualität von Bauteilen sichern Prozessüberwachung entwickelt für Verfahren additiver Fertigung Mit Additive Manufacturing kann man kleinste Metallstrukturen mit komplexer Geometrie herstellen – hier im Vergleich zu einem Streichholzkopf. Foto: Empa