Elektronenstrahlschmelzanlage für additive Fertigung aus Mondstaub und Metallen

Die Hochschule Aalen beabsichtigt die Beschaffung einer Elektronenstrahlschmelzanlage (EBM) für die Herstellung von Mondinfrastrukturkomponenten und Leichtbaustrukturen. Die Anlage soll im Rahmen des Programms des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) in Baden-Württemberg 2021-2027 beschafft werden. Die EBM-Anlage soll die Erprobung von Prozessparametern für Metalle und Keramiken ermöglichen. Die Anlage verwendet einen Elektronenstrahl in einer Vakuumkammer, um feines Pulver aufzuschmelzen und Bauteile herzustellen. Das Pulver wird schichtweise auf eine Bauplattform aufgetragen und durch den Elektronenstrahl aufgeschmolzen. Die Hochschule Aalen forscht bereits an der Verarbeitung von Mondstaub-Simulanz in verschiedenen 3D-Druckverfahren, jedoch noch nicht mit einer EBM-Anlage. Eine weitere Forschungsgruppe verfügt über Erfahrung in der Verarbeitung von Metallen mittels SLM-Technologie und möchte diese auf den EBM-Prozess übertragen. Im Gegensatz zu Laserschmelzanlagen verwendet die EBM-Anlage einen Elektronenstrahl und eine Vakuumatmosphäre. Dadurch können Materialien mit sehr hohen Schmelztemperaturen verarbeitet und Bauteile mit geringeren Eigenspannungen produziert werden. Das Vakuum schafft mondähnliche Bedingungen, was die Entwicklung einer für die lunare Fertigung geeigneten Technologie ermöglicht. Ein besonderes Interesse gilt der Verarbeitung von Kupfer, Wolfram und Titanlegierungen für Hochleistungsanwendungen. Die reduzierten inneren Spannungen ermöglichen die Herstellung komplexer Geometrien mit weniger Stützstrukturen. Ein weiteres Forschungsinteresse liegt auf der Verarbeitung von Keramiken wie Mondstaub, was Parameterstudien erfordert, da hierzu keine Erfahrungswerte vorliegen. Die Prozessparameter der Anlage müssen frei wählbar und manipulierbar sein, um den Herausforderungen gerecht zu werden. Die Anlage soll für die Produktion von funktionalen Bauteilen genutzt werden. Ein stabiler Prozess und eine hohe Zuverlässigkeit der Anlage sind erforderlich. Die Anlage muss flexibel einsetzbar sowie einfach zu warten, zu reinigen und instand zu halten sein. Sie muss mit Standardmaterialien zuverlässig funktionieren und gleichzeitig flexibel genug sein, um neue Materialien und Prozessparameter zu testen.