Erster 3D-gedruckter Diamant

Durch den Einsatz vonAdditiver Fertigung und einem maßgeschneiderten proprietären Nachbearbeitungsverfahren gelingt es Sandvik, nahzu jede beliebige Form aus einem Diamant-Verbundwerkstoff herzustellen.

Diamant ist härter als alles andere in der Natur. Im Gegensatz zur prestigeträchtigen Anwendung dieses Edelsteins in der Schmuckindustrie werden in der industriellen Fertigung unedle, nicht als Schmuckstein zu verwendende Diamanten, feiner Diamantstaub bzw. Industriediamanten eingesetzt. Aufgrund seiner großen Härte, Verschleißfestigkeit und seines Wärmeleitvermögens wird dieser vor allem als Schneidstoff für Bohrer, Fräswerkzeuge und Drehmeißel, sowie als Schleifmittel für Schleifscheiben oder als Zugabe in Polierpasten bis hin zu medizinischen Implantaten genutzt. Seit 1953 ist es möglich, synthetische Diamanten zu produzieren, infolge seiner schweren und komplizierten Bearbeitbarkeit, ist es aber fast unmöglich, komplexe Formen zu bilden.

Bisher konnte bei der Herstellung von sehr harten Diamantmaterialien nur wenige einfache geometrische Konfigurationen hergestellt werden. Durch den Einsatz der Additiven Fertigung und einem maßgeschneiderten proprietären Nachbearbeitungsverfahren ist es Sandvik gelungen, Diamant-Verbundwerkstoffe additiv zu verarbeiten und so nahezu jede beliebige Form zu erzeugen. Der größte Teil des Materials ist Diamant, aber um ihn druckbar und dicht zu machen, muss er in einem sehr harten Matrixmaterial eingebunden werden, wobei die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von reinem Diamant erhalten bleiben sollen.

Der Name Diamant leitet sich aus dem spätlateinischen diamantem ab und bedeutet unbezwingbar. Additiv gefertigte Diamant-Anwendungen haben das Potenzial den Zerspanungsmarkt zu revolutionieren.

Die Möglichkeiten sind enorm

Durch Sandviks Einsatz von Additiver Fertigung können Diamantkomponenten nun anwendungsfertig in sehr komplexen Formen erstellt werden, ohne dass eine weitere, sehr aufwendige Bearbeitung erforderlich ist. Diese Gestaltungsfreiheit wird die Art und Weise wie die Industrie dieses Material verwenden kann, grundlegend ändern.

„In der Vergangenheit war der 3D-gedruckte Diamant-Verbund etwas, das sich keiner von uns vorstellen konnte“, erklärt Anders Ohlsson, Delivery Manager bei Sandvik Additive Manufacturing. „Als wir das Potenzial erkannten, stellten wir uns die Frage, was mit dem 3D-Druck von komplexen Formen mit diesem Material möglich ist, das dreimal steifer als Stahl ist, eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Kupfer und eine Wärmeausdehnung nahe Invar aufweist sowie eine Dichte nahe an Aluminium hat. Diese Vorteile lassen uns vermuten, dass der Diamant-Verbundwerkstoff in wenigen Jahren in neuen fortschrittlichen Industrieanwendungen zu sehen sein wird, die von Verschleißteilen bis zum Einsatz in Weltraumprogrammen reichen werden.“

Der 3D-Druck selbst

Ein Gemisch von Diamantenpulver und Polymer wird mit Hilfe des Stereolithografie-Verfahrens Schicht für Schicht mit ultraviolettem Licht ausgehärtet. Der Schritt nach dem 3D-Druck ist jedoch noch anspruchsvoller. Hier hat Sandvik ein maßgeschneidertes, firmeneigenes Nachbearbeitungsverfahren entwickelt, das es ermöglicht, die spezifischen Eigenschaften des äußerst harten Diamant-Verbundwerkstoffs zu erreichen. Tests ergaben, dass der Diamant-Verbundwerkstoff neben seiner hohen Härte, eine außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit sowie eine geringe Dichte, eine sehr gute Wärmeausdehnung und eine fantastische Korrosionsbeständigkeit aufweist.

Nachhaltigkeit und Eigentümerschutz

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Additiven Fertigung besteht darin, dass Ingenieure die Materialverschwendung minimieren und die Technologie nachhaltiger gestalten können. Das Diamantpulver in Sandviks Verfahren kann nach dem Drucken aus dem Polymer extrahiert und dann recycelt und in einem anderen Druckauftrag wiederverwendet werden.

Sandvik hat ein Patent für das Diamantverbundverfahren angemeldet.