Verfahrenstechnik

Metallpulverspritzgießen (MIM) mit Mg - SF6-freie Herstellung komplexer Magnesiumbauteile

Ref.-Nr. F-0028

Keywords: Metallpulverspritzgießen (MIM), Magnesiumbauteile, Leichtbau, Medizintechnik, bioresorbierbar, Batterietechnik

MIM ermöglicht eine kostengünstige, endkonturnahe Fertigung kleiner, komplex geformter Bauteile in hoher Stückzahl. Magnesium hat gleich mehrere vorteilhafte Eigenschaften. Es besitzt gegenüber Aluminium eine um etwa ein Drittel geringere Dichte bei einer gleichzeitig höheren spezifischen Festigkeit, was ideal für den Leichtbau ist. Die Bioresobierbarkeit von Magnesium kombiniert mit seiner hohen mechanischen Stabilität ermöglicht neue Therapieformen in der Medizin. Auch innerhalb der Batterietechnik nimmt die Bedeutung von Magnesium stetig zu. Interessant sind die fast doppelt so hohe volumetrische Kapazität, die fehlende Neigung zur Dendritenbildung und eine hohe Ressourcenverfügbarkeit im Vergleich zu Lithium. Das HZG bietet die Möglichkeit erste Muster des MIM-Produkts mittels eines speziellen 3D-Prototypings herzustellen. Dadurch werden die Kosten und Wartezeiten für Spritzgussformen reduziert, so dass die Magnesiumbauteile schnell und günstig für erste Tests zur Verfügung stehen.

Vorteile

  • Geringe spezifische Kosten bei hoher Stückzahl und komplexer Geometrie
  • Hohe Materialausnutzung
  • Geringe bis keine Nachbearbeitung nötig
  • Einfache Adaptierbarkeit von MIM auf bestehende Kunststoffspritzgießformen
  • Hohe Recycelfähigkeit vom Angussmaterial
  • Alleinstellungsmerkmale: SF6-freie Verarbeitung von Magnesium, Wandstärken < 0,2 mm möglich, direkte Endkonturfertigung, homogene Eigenschaften
  • Besondere Eigenschaften von Mg: geringe Dichte: ca. 1/3 leichter als Aluminium, hohe spezifische Festigkeit, Bioresorbierbarkeit, hohe Ressourcenverfügbarkeit

Kommerzielle Anwendung

Das MIM-Verfahren ermöglicht sehr feine und dichte Mikrostrukturen, die als Basis exzellenter Eigenschaften dienen. Als zusätzliche Option können auch Bauteile mit gezielter Porosität hergestellt werden. Somit ist diese Technologie für eine Vielzahl von anspruchsvollen Anwendungen geeignet. Die Technologie wird zur Lizenzierung und zur Weiterentwicklung über gemeinsame Kooperationen angeboten. Im Rahmen von Kooperationen können interessierte Unternehmen bei der Anpassung der Technologie an ihre Anforderungen unterstützt werden.

Aktueller Stand

Der Entwicklungsstand ermöglicht, in Abhängigkeit von der gewählten Legierung, die kommerzielle Anwendbarkeit. Erste Funktionsmuster wurden bereits hergestellt und dadurch die Anwendbarkeit des Verfahrens bewiesen. Es wurden nationale und internationale Patente angemeldet. Erteilte Patente werden derzeit in den USA und den relevanten europäischen Ländern (Schweiz, Frankreich, Großbritannien, Italien, Spanien, Portugal, Niederlande und in Deutschland) weiterverfolgt.

Relevante Veröffentlichungen

M. Wolff, et al., Metals, Vol. 6 No. 118 (2016), DOI:10.3390/met6050118.

Eine Erfindung der Helmholtz-Zentrum Geesthacht.

Dr.-Ing. Ilona Gehrig

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