Additive Herstellung superelastischer Materialien mit programmierbarer Steifigkeit

Im Rahmen des Fraunhofer-Forschungsclusters »Programmierbare Materialien« (CPM) ist es Forscherinnen und Forschern des Fraunhofer IWU und der TU Dresden gelungen, programmierbare, funktionale Bauteile aus Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen (NiTi-FGL) additiv zu fertigen. So entstanden superelastische Gitterstrukturen, deren Steifigkeit sich gezielt festlegen lässt und die sich z. B. für industrielle Anwendungen, medizinische Implantate oder Aktoren eignen. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Energiedichte aus.

Um das zu erreichen, entwickelten die Forschenden das Laser-Strahlschmelzen (LBM, auch als SLM und PBF / LB-M bezeichnet) weiter und nutzten eine neuartige adaptive Belichtungsstrategie. Die Herstellung von NiTi-FGL-Bauteilen mit vorab definierten Formgedächtnis- bzw. Superelastizitätseigenschaften unterliegt dabei einer Vielzahl von Herausforderungen: Neben hoher Sauerstoffaffinität ist NiTi nur sehr schwer zu bearbeiten (Zerspanen, Trennen, Umformen). Mit additiver Fertigungstechnologie können NiTi-Bauteile nun mit hoher geometrischer Komplexität endkonturnah hergestellt werden.