Neue Legierungen ohne Schmelzprozess für die Produktion anspruchsvoller Metallwerkstoffe

Die Herstellung metallischer Werkstoffe basiert seit Jahrhunderten auf einem ähnlichen Prinzip: Metalle werden geschmolzen, legiert und anschließend kontrolliert erstarrt. Das US-Unternehmen Foundation Alloy verfolgt nun einen anderen Ansatz und setzt auf eine durchgängige Festkörpermetallurgie, bei der die Ausgangsmaterialien nicht geschmolzen werden.

Kern der Technologie ist das sogenannte mechanische Legieren. Dabei werden Metallpulver auf atomarer Ebene miteinander vermischt und anschließend durch moderne Sinterverfahren zu festen Werkstoffen verdichtet. Nach Angaben des Unternehmens lassen sich auf diese Weise Legierungszusammensetzungen und Mikrostrukturen erzeugen, die mit klassischen schmelzmetallurgischen Verfahren nur schwer oder gar nicht erreichbar wären.

Das Verfahren kombiniert Werkstoffentwicklung, Pulveraufbereitung, Formgebung und Sinterung in einer integrierten Produktionskette. Dadurch sollen Entwicklungszeiten für neue Werkstoffe deutlich verkürzt werden. Während bei Speziallegierungen oftmals mehrere Jahre zwischen Materialentwicklung und industrieller Anwendung liegen, spricht Foundation Alloy von Entwicklungszyklen von wenigen Monaten.

Für die Metallindustrie ist der Ansatz insbesondere deshalb interessant, weil pulvermetallurgische Verfahren zunehmend an Bedeutung gewinnen. Neben klassischen Sinterwerkstoffen werden auch zahlreiche hochlegierte Stähle, Edelstähle sowie Werkstoffe für die additive Fertigung auf Pulverbasis hergestellt. Die gezielte Steuerung von Mikrostruktur und Werkstoffeigenschaften gilt dabei als wichtiger Schlüssel für höhere Festigkeiten, bessere Temperaturbeständigkeit und längere Standzeiten.

Nach Unternehmensangaben kann die neue Prozesskette die Zahl der Fertigungsschritte gegenüber konventionellen Verfahren erheblich reduzieren. Gleichzeitig soll die Technologie die Herstellung anspruchsvoller Werkstoffe für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Energietechnik, Verteidigungsindustrie sowie im Werkzeug- und Formenbau ermöglichen.

Bereits kommerzialisiert wurde eine Familie molybdänbasierter Hochleistungswerkstoffe für Hochtemperaturanwendungen, darunter Warmumformung und Druckguss. Künftig soll die Produktionskapazität deutlich ausgebaut werden.

Auch wenn sich die Technologie noch in einer frühen Phase der industriellen Skalierung befindet, zeigt sie einen Trend, der die Metallindustrie zunehmend prägt: die Verlagerung von klassischen Schmelz- und Gießprozessen hin zu pulvermetallurgischen Verfahren, die neue Freiheitsgrade bei Werkstoffdesign und Produktion eröffnen. Für Hersteller von Spezialstählen, Edelstählen und Hochleistungslegierungen könnte dies langfristig zusätzliche Möglichkeiten bei der Entwicklung neuer Werkstoffgenerationen schaffen.

Quelle und Foto: Foundation Alloy Technology Explorations, Inc.