Forschende am Paul Scherrer Institut haben den Herstellungsprozess von Keramik mittels Laser untersucht – und das auf mikroskopischer Ebene in 3D-Bildern.
Bereits heute werden viele Objekte mit 3D-Druckverfahren hergestellt. Diese sogenannte additive Fertigungstechnik hat in der Luft- und Raumfahrt, Autoindustrie und Medizin Einzug gehalten. Für Metalle und Kunststoffe wird dabei oft ein Verfahren verwendet, das Laser-Pulverbett-Fusion genannt wird, schreibt das Paul Scherrer Institut in einer Mitteilung.
Was während dieses Prozesses genau geschieht, wurde bereits am PSI und an anderen Instituten untersucht. Nur: Diese mikroskopischen Einblicke lieferten bisher nur zweidimensionale Bilder. «Wir wollten einen Schritt weiter gehen und den Herstellungsprozess in 3-D verfolgen», sagt Malgorzata Makowska, Materialwissenschaftlerin am PSI.
Federica Marone , Malgorzata Makowska und Steven Van Petegem an der Experimentierstation der SLS, an der die 3D-Aufnahmen gelungen sind.Statt der Röntgenaufnahmen in 2D wollten die Forschenden dreidimensionale Tomogramme herstellen. Und zwar mit einer Geschwindigkeit, die es erlaubt, mit dem Laserstrahl Schritt zu halten. Doch dazu mussten sie ihre Probe während der Fertigung rotieren und mit dem Laser dieser schnellen Drehbewegung folgen – eine grosse Herausforderung.
«Dank der schnellen GigaFRoST-Kamera, einer Eigenentwicklung des PSI, und einem hocheffizienten Mikroskop konnten während des Druckvorgangs hundert 3D-Bilder pro Sekunde aufgenommen werden», erklärt die Strahllinien-Wissenschaftlerin Federica Marone. Diese Bilder zeigten, was mit dem Pulver während der Laserbehandlung geschah. «Zum ersten Mal sahen wir direkt das geschmolzene Volumen in 3D», sagt Makowska.
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