Refraktärmetalle sind eine Gruppe von fünf Metallen: Wolfram (W), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Tantal (Ta) und Rhenium (Re). Sie alle haben sehr hohe Schmelzpunkte über 2000 °C. Selbst bei extremen Temperaturen behalten sie ihre Form (widerstehen Verbiegungen oder Formveränderungen), bleiben chemisch stabil und stabil. Wolfram beispielsweise schmilzt bei 3422 °C (der höchsten Temperatur aller Metalle) und ist bei Raumtemperatur mehr als doppelt so fest wie Eisen. Rhenium verdunstet leicht an der Luft und benötigt daher Schutz in einem Inertgas, um seine Eigenschaften zu erhalten. Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften sind Refraktärmetalle unverzichtbare Werkstoffe für Hochtemperaturindustrien.
Luft- und Raumfahrt: Die Nioblegierung C103 (mit Hafnium und Titan ) wird zur Herstellung dünnwandiger Teile für Raketentriebwerke mittels laserbasiertem 3D-Druck (DED-LP) verwendet. NASA-Forschungen zeigen, dass diese Legierung nach speziellen Wärmebehandlungen über 50.000 Belastungszyklen übersteht. Vertikal gedruckte Teile können jedoch manchmal zwischen den Schichten reißen.
Medizin: Tantal ist die erste Wahl für Knochenimplantate, da es nicht mit Körpergewebe reagiert. 3D-gedruckte poröse Tantalteile haben winzige Löcher (20–80 Mikrometer), die das Einwachsen von Knochenzellen fördern. Deutsche Unternehmen nutzen selektives Lasersintern (SLS), um individuelle Schädelreparaturplatten direkt im 3D-Druckverfahren herzustellen und so zusätzliche Verarbeitungsschritte zu sparen.
Bessere Pulver: Das America Makes Institute und 6K Additive entwickeln verbessertes C103-Niob-Legierungspulver. Durch Powder Bed Fusion (PBF) und DED-Druck sollen über 95 % des Materials genutzt werden. Ein Nickel-Silizium-Pulver (Ni-Si) wurde mit einem Plasmaverfahren behandelt, um es fließfähiger zu machen. Dadurch werden 3D-gedruckte Beschichtungen um 30 % härter, ein hoher Siliziumgehalt kann jedoch aufgrund von Restspannungen zu winzigen Rissen führen.
Neues Sintern: FCT Systems (Deutschland) stellt kommerzielle Mikrowellenöfen zum Sintern großer Teile (bis zu 500 mm) her. Auf diese Weise verarbeitetes Wolframpulver wird 50 % fester (bis zu 1200 MPa) als mit alten Methoden. Dieses Verfahren wird nun zur Massenproduktion von Satellitentriebwerksdüsen verwendet.
Recycling von Edelmetallen : Das Plasma-Rotationselektroden-Verfahren (PREP) recycelt Titanlegierungsabfälle zu Pulver mit sehr niedrigem Sauerstoffgehalt (0,05 %) und kostet 40 % weniger als neues Pulver. Samsung (Korea) druckt 5G-Antennengitter mit Nanosilberpaste. Diese Paste benötigt zum Aushärten deutlich weniger Hitze (150 °C) und hat einen sehr geringen elektrischen Widerstand (2,5 μΩ·cm). Dies eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten für Refraktärmetalle in der Niedertemperaturelektronik.
Sprache
