Hochpräzise

Damaszenerstahl aus dem 3D-Drucker

Dennis L.

Mit der richtigen Temperatur lässt sich Damaszenerstahl mithilfe der unterschiedlichsten Metallschichten herstellen. Das liegt vor allem daran, dass es auf unterschiedlichen Eisenlegierungsschichten besteht.

Düsseldorf (Deutschland). Damaszenerstahl weist eine besondere Härte und Stabilität auf. Es wurde bereits im Altertum als erste Wahl bei der Herstellung von Schwertklingen genutzt. Ein Team des Frauenhofer-Instituts für Lasertechnik in Aachen und des Max-Planck-Instituts hat ein besonderes Verfahren entwickelt, um mit einem 3D-Drucker einen Stahl schichtweise herzustellen. Die Härte jeder Lage kann hierbei individuell eingestellt werden. Derartige Verbundwerkstoffe sind besonders für die Raum- und Luftfahrt oder für die Herstellung von Bauteile interessant.

Früher konnte die Schmiede des Altertums nur die Eigenschaft einer Eisenlegierung durch den Kohlenstoffgehalt beeinflussen. Dadurch erhielten sie einen zähen und weichen oder spröden und harten Stahl. Bei einem Schwert war es aber wichtig, dass ein hartes und zähes Material verwendet wird. Dadurch ist gewährleistet, dass Material bei einem Kampf nicht bricht und der Kämpfer sich zurückziehen muss. Er müsste schnell seine Klinge wieder geradebiegen, um weiterkämpfen zu können.

Eine keltische Schmiede hatte damals bereits verschiedene Eisenlegierungen kombiniert. Vielleicht wurde dieses Verfahren gewählt, um das wertvolle Eisen wiederverwerten zu können. Durch die unterschiedlichen Schichten entstand der sogenannte Damaszenerstahl, der auch unter dem Namen Damast bekannt wurde.

Der Name Damast stammt von dem Handelsplatz, über den dieses Material vom Orient nach Europa transportiert wurde. Arabischer und indischer Damast entstanden durch einen Verhüttungsprozess. Europäische Schmieden hatten dagegen eine Kunst entwickelt, in denen zwei Legierungen immer und immer wieder gefaltet werden, wodurch der Damast auch am charakteristischen Streifenmuster gut zu erkennen ist.

Veränderungen der Kristallstrukturen

Eisenlegierungen sind heute meist zäh und hart. Sie lassen sich nicht so gut mit einem 3D-Drucker verarbeiten. Aus diesem Grund haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Frauenhofer-Instituts für Lasertechnik und des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung ein spezielles Verfahren entwickelt, wodurch sich die beim 3D-Druck aus einem Ausgangsmaterial ein harter und duktiler Stahl erzeugen lässt. Er wird nach und nach aus weichen Schichten aufgebaut. Hierbei handelt es sich um eine Damaszenerstahl Art. Philipp Kürnsteiner, Postdoktorand des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung gab bekannt, die Mikrostruktur bereits während des 3D-Drucks in den einzelnen Schichten so zu verändern, dass das Bauteil mit der gewünschten Eigenschaft ausgestattet ist. Dementsprechend ist keine nachträgliche Wärmebehandlung des Materials notwendig.

Für die additive Fertigung haben 3D-Drucker innerhalb kürzer Zeit einen Einzug in verschiedene Bereiche gehalten. Mit einem 3D-Drucker lassen sich nicht nur Kunststoff- sondern auch Metallgegenstände herstellen. Die Legierung wird in einer pulverisierten Form zugeführt und vom Laserstrahl geschmolzen. Schicht für Schicht kann so ein Werkstück hergestellt werden.

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