WIEN. Komplizierte Metallteile werden häufig im Metall-Spritzguss, dem Sintern, hergestellt: Dabei wird Metallpulver mit Kunststoff versetzt, danach zu einem sogenannten Grünling in Form gepresst und dieser dann bei hohen Temperaturen, durch die das Kunststoff-Trägermaterial entfernt und die Oxidschicht auf dem Metallpulver reduziert wird, zu einem soliden Werkstück zusammengebacken. Für Aluminium, das im Leichtbau immer wichtiger wird, war dieses Verfahren bisher allerdings nicht geeignet, da das Metall einen niedrigen Schmelzpunkt hat, seine Oxidschicht aber nur bei hohen Temperaturen entfernt werden kann. Durch diese unterschiedlichen der Temperaturbereiche für Binderentfernung und Sintern werden ungewollte Rückstände des Bindemittels in das Werkstück miteingebaut.
Problem gelöst
An der TU Wien gelang es nun, eine Lösung für dieses Problem zu finden: Entscheidend ist, im Sinterofen die richtige Atmosphäre zu schaffen. Normalerweise verwendet man eine sauerstoffarme Umgebung, um das vollständige Oxidieren eines Metallpulvers zu verhindern; bei Aluminium hingegen ist eine sauerstoffreiche Atmosphäre nützlich.
„Die Aluminiumoxidschicht der Partikel ist so dicht, dass sie die Partikel vor dem vollständigen Oxidieren schützt; gleichzeitig hilft der Sauerstoff beim Verbrennen der Kohlenstoffanteile des Bindematerials”, erläutert Christian Gierl-Mayer, Chemiker an der TU Wien.
Nach diesem ersten Schritt wird die Sauerstoffatmosphäre durch Stickstoff ersetzt und die Temperatur weiter erhöht. Mithilfe von Magnesium wird die Aluminiumoxidschicht schließlich aufgebrochen, eine flüssige Phase entsteht, und die Aluminiumpartikel werden zu einem soliden Metallstück gesintert.
„Durch dieses Verfahren gelingt es uns, die beiden Prozessschritte zu trennen und jetzt erstmals vollständig ablaufen zu lassen: das Entfernen der Kohlenstoffrückstände und das Sintern der Aluminiumpartikel”, erklärt Gierl-Mayer
Zum Patent angemeldet
Das neu entwickelte Verfahren wurde bereits mit Unterstützung des Forschungs- und Transfersupports der TU Wien zum Patent angemeldet.
Industrielle Einsatzmöglichkeiten für die neue Aluminium-Sintertechnik gibt es viele, vor allem dort, wo es wichtig ist, Gewicht zu sparen, wie im Autobau oder in der Luft- und Raumfahrttechnik. Aber auch für Werkzeugmaschinen oder Uhren könnte die Aluminium-Sintertechnik neue Möglichkeiten eröffnen.
Erstmals der Fachöffentlichkeit präsentiert wird das neue Verfahren auf der diesjährigen Hannover Messe, auf der die TU Wien noch eine Reihe anderer Neuheiten zeigen wird; darunter etwa die ersten 3D-Druck-Polymere für hochpräzise und hochfeste Produkte. (red)