KI-gestützte Legierungsentwicklung im 3D-Druck zur Rohstoffsubstitution

An der Universität Kassel wurde eine weltweit einzigartige Forschungsanlage in Betrieb genommen, die die Entwicklung neuer Werkstoffe deutlich beschleunigen soll – mit dem Ziel, Legierungen zu finden, die knapp und teuer gewordene Rohstoffe wie Seltene Erden in bestimmten Anwendungen ersetzen können. Kern der Anlage ist ein Laserauftragsschweißverfahren, das sowohl Metalle als auch Kunststoffe verarbeitet: Über einen Laserstrahl werden Metallpulver oder ‑drähte schichtweise aufgeschweißt, wobei sich die chemische Zusammensetzung von Probe zu Probe oder sogar von Schicht zu Schicht variieren lässt. Dadurch entstehen in kurzer Zeit ganze Material-Bibliotheken. Eine integrierte Messtechnik erlaubt es, vielversprechende Legierungen bereits während der Fertigung zu erkennen; dabei kommt die hellste Labor-Röntgenquelle der Welt zum Einsatz, mit der sich der atomare Aufbau der Proben in Echtzeit während der additiven Fertigung verfolgen lässt. Die anfallenden Sensordaten werden KI-gestützt ausgewertet, um neue Legierungen zu optimieren und einen „digitalen Zwilling" des Werkstücks zu erzeugen, der das spätere Materialverhalten vorhersagbar macht. Mögliche Einsatzfelder liegen etwa in der Elektromobilität.