Um im globalen Wettbewerb bestehen zu können, sind die Unternehmen gezwungen, immer schneller neue Produkte zu entwickeln. Gefordert sind Bauteil- und Werkzeugmuster, die innerhalb weniger Stunden direkt aus CAD-Daten hergestellt werden. Das Laser-Sintern bietet durch den schichtweisen Aufbau die Möglichkeit, auch komplexe und filigrane Körper schnell anzufertigen. Allerdings wird hierfür bislang häufig nur eine Bronzelegierung als Sinterwerkstoff eingesetzt. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden hat in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe IKTS ein verbessertes Laser-Sinter-Verfahren entwickelt, mit dem auch Strukturkeramiken ohne den Umweg über organische Binder direkt gesintert werden können.

Als Werkstoff verwenden die Fraunhofer-Forscher siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid (SiSiC) – einen häufig eingesetzten Konstruktionswerkstoff. "Die Dichte sowie die mechanischen und thermischen Eigenschaften von SiSiC lassen sich über die Silizium-Infiltration gut steuern", nennt Dr. Wolfgang Löschau vom IWS den besonderen Vorzug dieses Materials. Die Herstellung der Bauteile erfolgt in zwei Schritten. Zunächst wird reines SiC-Pulver in Schichten von 50 Mikrometern Höhe aufgetragen und in einer Metall-Sinteranlage in oxidierender Atmosphäre mit einem 100 W-CO₂-Laser bestrahlt. Bei optimierten Prozeßparametern kann der gesamte Bauvorgang des Formkörpers sogar vollautomatisch ablaufen. Im zweiten Schritt wird dann der noch relativ poröse Formkörper mit Silizium in einem Vakuumofen bei 1600 Grad Celsius infiltriert.

"Die so gefertigten Bauteile zeichnen sich durch eine hervorragende Formtreue aus. Sie lassen sich gut mechanisch bearbeiten und verfügen über eine hohe Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit", berichtet Dr. Löschau. Das IWS hat mit dem Verfahren bereits einige Modellkörper und Funktionsmuster wie etwa Leichtbau-Laserspiegel hergestellt, die achtmal leichter sind als konventionelle metallische Spiegel. "Das selektive Lasersintern von Strukturkeramik kann darüber hinaus auch zur Fertigung von optischen Bauelementen für den Weltraumeinsatz, von Motoren- und Triebwerkkomponenten oder Einzelteilen auf dem Gebiet des Werkzeugbaus eingesetzt werden", betont der Forscher.