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Formschön isoliert

Lasergesinterte mehrwandige Rohrbauteile mit isolierender Zwischenschicht eröffnen breite Anwendungsmöglichkeiten.

Generativ hergestellter doppelwandiger Krümmer mit Innen- und Außenhülle und einer Spalte von 0,8 mm zur Isolation mit Keramik-Schüttmaterial.
Metallische Leitungen und Formstücke sind nahezu in jeder industriellen Anlage, Maschine oder in Automobilen zu finden. Häufig erfüllen sie die Aufgabe von Zu- und Ablauf oder Mischkammern für Materialströme. Je komplexer und verschlungener diese Leitungen sind, desto anspruchsvoller ist die Fertigung.

Insbesondere bei Rohrsystemen mit elektrisch oder thermisch isolierenden Eigenschaften – beispielsweise Verbrennungsmaschinen oder Wärmetauscher – wird die manuelle Montage zur Herausforderung. Hier kommen verschiedene Fertigungstechnologien zum Einsatz, zunehmend generative Verfahren. Dabei können sich jedoch elektrische oder thermische Brücken ausbilden, die eine durchgängige Isolierung gefährden.

Wissenschaftler des Instituts für Neutronenphysik und Reaktortechnik (INR) und des Instituts für Kern- und Energietechnik (IKET) arbeiten an mehrwandigen Formstücken, die mittels selektivem Lasersintern gefertigt werden. Hierbei werden alle sich umschließenden Rohrwandungen parallel gesintert, Schicht für Schicht aus Metallpulvern. In definierten Hohlräumen dazwischen wird das Pulver nicht gebunden und entfernt. Je nach Anwendung werden diese dann elektrisch oder thermisch isolierend verfüllt, zum Beispiel mit Keramik, Flüssigkeit oder Schaum. Die Besonderheit: Der metallische Kontakt zwischen den zu isolierenden Schichten wird komplett verhindert, indem stirnseitige Distanzhalter nach Befüllen der Hohlräume entfernt werden. Die umlaufenden Spalte an den Stirnseiten der Formstücke werden schließlich mit Isolationsmaterial dicht verschlossen.

Ursprünglich für die Fusionstechnik entwickelt, eignen sich die isolierenden Rohrsegmente auch für andere Anwendungen, wie Wärmetauscher, Verbrennungs- und Dosiersysteme oder Batterietechnik. Die generative Fertigung macht beliebige dreidimensionale Geometrien möglich, wie T-Stücke, Krümmer, Spiralen oder Rohrbögen, die mit konventionellen Verfahren nur schwer umsetzbar sind. Sonderfunktionen, wie etwa elastische Bereiche zur Kompensation von thermischen Dehnungen zwischen den Schichten, können direkt mit integriert werden.

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Dr.-Ing. Philipp Scherer, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Mobilität, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-28460

E-Mail: philipp.scherer@kit.edu

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