Kaltgasspritzen als Additive Fertigungstechnologie für die Herstellung von Multimaterialkomponenten

Beim Kaltgasspritzen werden Metallpartikel mit einem hochverdichteten Gasstrom in einer Düse beschleunigt. Die Partikel verformen sich beim Aufschlag auf die Bauebene plastisch, ohne aufzuschmelzen, und bilden so eine dichte Schicht. Das Bauteil wird durch einen gerichteten, lokalen Materialauftrag schichtweise Bahn für Bahn aufgebaut. Das Verfahren erreicht im Vergleich zu anderen additiven Fertigungsverfahren, wie beispielsweise dem Laser-Strahlschmelzen, hohe Aufbauraten und ist in der Größe des Bauraums weniger limitiert.
Mit dem Kaltgasspritzen können mehrere Werkstoffe simultan oder nacheinander aufgetragen und dadurch endkonturnahe Multimaterialbauteile hergestellt werden. Dies ermöglicht die Realisierung von sowohl metallischen Verbundwerkstoffen als auch metallischen Werkstoffverbunden. Bei den Werkstoffverbunden können durch eine Anpassung der Werkstoffmischung teilgradierte Materialübergänge hergestellt werden.

MULTIMATERAL-Zentrum Augsburg
Im Rahmen des MULTIMATERIAL-Zentrums Augsburg soll über Projekte in den Forschungsbereichen der Produktentwicklung, Prozesstechnik und der Prozesskette der Ausbau der Produktentwicklungsmethoden für Multimaterialbauteile mit integrierter Sensorik und Aktorik vorangetrieben und das entsprechende Expertenwissen auf- und ausgebaut werden.
Das Ziel des Teilprojekts FASTMULT besteht darin, sequenzielle und simultane Multimaterial-Bauweisen mit dem Kaltgasspritzen für die Herstellung von Komponenten zu qualifizieren und anhand von Demonstratorbauteilen zu erproben.

Weitere Informationen zum Projekt: https://www.igcv.fraunhofer.de/fastmult

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In cold gas spraying, metal particles are accelerated in a nozzle with a highly compressed gas flow. The particles deform plastically on impact with the build plane without melting, thus forming a dense layer. The component is built up layer by layer by means of a directed, local application of material. The process achieves high build rates compared to other additive manufacturing processes, such as laser beam melting, and is less limited in the size of the build space.
Cold spraying can be used to apply multiple materials simultaneously or sequentially to produce near-net-shape multi-material components. This enables the realization of both metallic composites and metallic material composites. In the case of material composites, partially graded material transitions can be produced by adjusting the material mixture.

MULTIMATERAL Center Augsburg
Within the framework of the MULTIMATERIAL Center Augsburg, projects in the research areas of product development, process technology, and the process chain are intended to advance the expansion of product development methods for multi-material components with integrated sensors and actuators and to build up and expand the corresponding expert knowledge.
The aim of the FASTMULT sub-project is to qualify sequential and simultaneous multi-material construction methods using cold gas spraying for the manufacturing of components and to test them using demonstrator components.

Further information on the project: https://www.igcv.fraunhofer.de/fastmu...