Forschung an Magnesiumlegierungen für die additive Fertigung von Struktur- und biodegradierbaren Bauteilen

Das INTERREG AT-CZ Projekt ReMaP zielt auf die Entwicklung neuartiger Magnesium (Mg) Legierungen für zukünftige Anwendungen im Leichtbau sowie als Implantatwerkstoff unter Verwendung zweier repräsentativer additiver Fertigungstechnologien ab. Die Entwicklung der Mg Legierungen im Rahmen dieses Projekts beginnt mit state-of-the-art Legierungen, welche am LKR entwickelt wurden und in der Luftfahrt und am medizintechnischen Sektor Anwendung finden. Bisher wurden diese Legierungen jedoch mit konventionellen Verfahren hergestellt und bearbeitet (Gießen und Formgebung). Daher ist es zu Beginn dieses Projekts notwendig, eine wissenschaftliche Wissensbasis zu kreieren. Für beide Anwendungbereiche sollen die Legierungselemente für neue Legierungskonzepte basierend auf den Notwendigkeiten der Anwendung (z.B. verbesserte Biokompatibilität), der Prozessierbarkeit (z.B. verringertes Oxidationsverhalten) und ökonomischer Faktoren (z.B. geringer Gehalt teurer Elemente) ausgewählt werden. Das neue Legierungskonzept soll dem einzigen Serienprodukt überlegen sein, welches in den USA hergestellt wird (teuer und mit Exporteinschränkungen).
Die Hauptziele sind: 1) Wissenschaftliche Ergebnisse über ein neues Legierungskonzept für Mg additive manufacturing. 2) Wissenschaftliche Resultate zum Thema additiv gefertigter Mg Proben aus beiden Themenbereichen (biodegradierbar, individualisierbar als Implantat oder einsetzbar im Leichtbau). 3) Beitrag zu weiteren Forschungsarbeiten durch wissenschaftliche Publikationen im Bereich Mg additive manufacturing, welche Folgeprojekte stimulieren können zwischen den gegenwärtigen Partnerinstitutionen oder mit weiteren Interessensgruppen (Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen mit ergänzenden Kompetenzen und Fähigkeiten, z.B. Bauteilauslegung, Biodegradierbarkeit, Upscaling etc.). Der INTERREG Ansatz ist für die gegenwärtigen Forschungsfragen am besten geeignet, da die 3 Partner einzigartige Expertise einbringen. FHW gilt als Experte im Bereich der Computertomographie (XCT), welche in der Lage ist Defekte im Größenbereich von mm bis zu Bereichen feiner als 1/50 eines menschlichen Haares zu detektieren. BUT verfügt über die Fähigkeit Mg mittels Laser Powder Bed Fusion (LPBF) zu verarbeiten - eine Möglichkeit die keiner österreichischen Institution zur Verfügung steht. Mit dieser Methode können feinste Geometrien dargestellt werden. LKR verfügt über Expertise im Bereich der Leichtmetall-Legierungsentwicklung sowie Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM) mit hohen Aufbauraten. Für die ReMaP Entwicklungsziele stellt INTERREG AT-CZ die ideale Option dar, da die jeweilige Spezialisierung der Projektpartner die anderen komplementiert , besonders im Bereich additiver Fertigung, Charakterisierungsmethoden und Materialwissenschaft. Alle drei Aspekte sind einzigartig in der INTERREG AT-CZ Region, aber stechen auch in Europa hervor, da sehr wenige Einrichtungen über derartige Kompetenzen verfügen.

Als Ergebnis sollen Legierungen geschaffen und charakterisiert werden, welche durch ihre gezielt beeinflussten Eigenschaften (geringe Oxidationsneigung, hohe spezifische mechanische Eigenschaften, hohe Stabilität des Schmelzbades) besonders für die Verarbeitung in Additive Layer Manufacturing (ALM) Methoden geeignet sind. Sie sollen sich dabei durch ihren geringen Preis deutlich von aktuell verfügbarem (teuren) Material abheben, welches zudem nicht explizit für diese Verfahren entwickelt wurden aber aus Mangel an Alternativen trotzdem eingesetzt werden.