Bochum/D (RUB) - Forscher am Lehrstuhl Werkstofftechnik der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich in Millisekunden verschleißfeste Werkstücke herstellen lassen. Dazu wird elektrische Energie in Kondensatoren gespeichert und impulsartig in eine Metallpulvermischung entladen. Die entstehende Hitze verdichtet das Pulver zum festen Bauteil. Die Spark Plasma Consolidation (SPC) kombiniert hierzu eine Presse mit einer Entladungseinheit. Die Hydraulik der Pulverpresse drückt auf zwei gegenüberliegende Kupferstempel und verdichtet ein dazwischen liegendes Stahlpulver. Die Kupferstempel dienen als Pressstempel, die das Pulver vorverdichten und als Elektroden, die elektrische Energie aus dem Kondensator impulsartig in das Pulver entladen. Eine Matrize aus Keramik sichert die gewünschte Bauteilgeometrie. Pro Entladevorgang stellt die Versuchsanlage maximal 80 000 Ws zur Verfügung. Die Energie wird innerhalb fünf Millisekunden entladen, woraus Ströme bis zu mehreren hundert kA und eine Spannung bis 50 Volt resultieren. Die Entladeenergie ist der zentrale Prozessparameter: Steigt sie, wird an den Kontaktstellen mehr Wärme generiert und mehr Schmelze erzeugt. Durch Variation der Entladeenergie kann man die Menge an entstehender Schmelze beeinflussen und an die Eigenschaften des Pulvergemischs anpassen. Da sich im SPC kurzzeitig flüssige Phasen bilden, ist das Verfahren physikalisch gesehen kein Sinterprozess, sondern ein Schweißprozess. Der Aufbau der SPC-Anlage erlaubt es also, binnen Millisekunden Stahlpulver zum dichten Bauteil zu verschweißen. Da sämtlicher Strom durch das Pulver geleitet und vollständig zur Verdichtung genutzt wird, ist SPC eine energieeffiziente Fertigungsmethode Theoretisch können 600 Teile pro Stunde hergestellt werden. Für viele bislang getestete Materialkombinationen reichen bei Durchmessern bis 13 mm bereits 40 000 Ws zur vollständigen Verdichtung aus.
Info: www.ruhr-uni-bochum.de/ww/

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