Forschungs- & Entwicklungsinformationsdienst der Gemeinschaft - CORDIS

FP7

Micro-FAST — Ergebnis in Kürze

Project ID: 608720
Gefördert unter: FP7-NMP
Land: Italien
Bereich: Industrie

Bahnbrechendes Verfahren zur Herstellung neuer Nanomaterialien

Nanotechnologien und -materialien verändern den Markt, sodass künftig mit einem Markzuwachs von 2,6 Billionen US-Dollar gerechnet wird. Angesichts dieses Wachstumskontingents war das EU-finanzierte Projekt MICRO-FAST für eine effizientere Fertigung von Mikrokomponenten wegweisend.
Bahnbrechendes Verfahren zur Herstellung neuer Nanomaterialien
Im letzten Jahrzehnt wurden sowohl Fertigungskomponenten als auch Technik immer kleiner, mit Partikelgrößen im Miniatur- (<50,0 mm), Mikro- (<1,0 mm) und sogar Sub-Mikrobereich (0,1 bis 1,0 mm). Mit herkömmlichen Fertigungs-, Bearbeitungs- und Umformtechniken war das Spektrum an Materialien, die verarbeitet werden können, bislang eher begrenzt, was die Markteinführung neuer Werkzeuge, Komponenten und letztlich Produkte behinderte.

Das EU-finanzierte Projekt MICRO-FAST stellte sich dieser Herausforderung und entwickelt eine innovative Fertigungstechnologie zur kostengünstigen Serienproduktion hochwertiger, netzförmiger Mikrokomponenten auf Basis einer breiten Palette von Pulvermaterialien (metallischen Legierungen und Verbundwerkstoffen, Keramik und Polymeren).

Entwicklung eines völlig neuen Fertigungsverfahrens für Mikrokomponenten

Da die herkömmliche Sintertechnik FAST (Field Assisted Sintering Technique) nicht einfach angepasst werden konnte, entwickelte das Forscherteam von MICRO-FAST ein völlig neues Konzept für die Herstellung von Komponenten im Mikroskalenbereich (<5,0 mm)).Werkzeuge für das Mikroformen wurden einer hochinnovativen Oberflächenbehandlung unterzogen, und es wurden Techniken für Hochtemperaturanwendungen entwickelt. Das Team erzeugte nanostrukturierte Metall- und Keramikpulver mit besserer Qualität und Eigenschaften als dies mit herkömmlichen Verfahren für Schüttgut möglich ist. Laut Projektleiter Professor Yi Qin gelang mit der FAST-Technik die Produktion von Schüttgutmikrokomponenten aus Pulver. Dabei wird bei einer mit Pulver gefüllten Düse gleichzeitig Druck und eine kontrollierte elektrische Spannung appliziert. Der durch die Pulverteilchen geleitete elektrische Strom erhöht die elektrische Verformbarkeit, sodass komplexere Formen und eine höhere Dichte erreicht werden und nicht über lange Zeiträume hohe Temperaturen angelegt werden müssen.

In Lebenszyklusanalysen ermittelte MICRO-FAST, dass bei den Sinterkomponenten eine nahezu vollständige Dichte erreicht werden kann, mit mehr als 98 % bei Titan- und Stahlpulvern und fast 96 % bei Keramikpulvern. Weiterhin wurden mit dem neuen "pressfertigen" Pulver, das auf Binde- und Lösungsmittel verzichtet, die Emissionswerte gesenkt. Wie sich zeigte, kann der Energieverbrauch im Vergleich zum herkömmlichen Sintern um 20 bis 30 % reduziert werden, da weniger Produktionsschritte nötig sind und die Bauteile im System stärker integriert sind. Damit lagen auch die Sintertemperaturen um rund 20 % niedriger als bei herkömmlichen Prozessen, und schließlich wurden mit Schnellheizung und Kühlung kürzere Produktionszyklen erreicht, was wiederum sehr energieeffizient ist.

Einsparungen wurden auch bei den Gesamtkosten erreicht. Wie Professor Yi Qin beschreibt, ist mit MICRO-FAST eine einstufige Fertigung möglich. Dabei wird die zeitaufwändige Mischung von Bindemitteln und Entbindung vermieden, wie sie bei herkömmlichen langkettigen pulvermetallurgischen Verfahren üblich ist, was Gesamtkosten spart. Zudem rechnet man mit direkten wirtschaftlichen Gewinnen für KMU-Partner, die für Maschinenbau, Werkzeugproduktion und Pulverherstellung zuständig sind, indem der Jahresumsatz drei Jahre nach Projektende um 10 % steigen soll.

Produktinnovationen in der Zukunft

Als erstes Produktionssystem dieser Art wird die MICRO-FAST-Technologie für Unternehmen enorm von Interesse sein. Wie Prof. Yi Qin zusammenfasst, könnte "eine solche Einzelfertigungsplattform vor allem Kosten, Produktionszeit und manuellen Aufwand reduzieren und nicht zuletzt auch die Umweltbelastung." Hinzu kommen mehrere vom Projekt entwickelte hochwertige Pulver, die die Prozesskontrolle beim Sintern verbessern (durch geringeren Werkzeugverschleiß, höhere Ausbeute, weniger Emissionen) und die Produktqualität steigern (Kontrolle der Maße und bessere Oberflächengüte).

Damit können schwierig zu schneidende und zu formende Materialien für die Fertigung innovativer und qualitativ hochwertiger Mikrokomponenten eingesetzt werden (z. B. mit magnetischen oder biokompatiblen Eigenschaften), was als wichtiger Faktor für europäische Fertigungsbetriebe gilt und sie im technologischen und geschäftlichen Bereich konkurrenzfähiger macht.

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

MICRO-FAST, Nanotechnologie, Fertigung von Mikroelektronik, Mikrokomponenten, Lebenszyklusanalysen, Pulverwerkstoffe, Einzelfertigungsplattform, Produktinnovationen
Folgen Sie uns auf: RSS Facebook Twitter YouTube Verwaltet vom Amt für Veröffentlichungen der EU Nach oben