Im Rahmen ihres klaren Engagements für industrielle Innovation hat MIMECRISA ein ehrgeiziges F&E&I-Projekt in Zusammenarbeit mit der Universität Kastilien-La Mancha (UCLM) gestartet, das mit finanzieller und technischer Unterstützung des Zentrums für industrielle technologische Entwicklung und Innovation (CDTI) durchgeführt wird. Diese Initiative, die offiziell als Forschungs- und Entwicklungsprojekt eingestuft wurde, steht im Einklang mit der Strategie von MIMECRISA zur Stärkung ihrer technologischen Kompetenz durch die Entwicklung neuer metallischer Hochleistungswerkstoffe für industrielle Anwendungen unter extremen Bedingungen.

Das Projekt mit dem Titel „Additivierte Hochnickel-Mischungen für Anwendungen mit hohen mechanischen Anforderungen bei hohen Temperaturen“ (CDTI-Aktenzeichen IDI-20250150) hat das Hauptziel, neue katalytische Feedstocks zu entwerfen und zu validieren – Mischungen aus Metallpulvern und thermoplastischen Polymeren –, die sowohl für das Metal Injection Moulding (MIM) als auch für die filamentbasierte additive Fertigung (3D-Druck) geeignet sind. Diese Entwicklungen erweitern das technische Lösungsspektrum von MIMECRISA für anspruchsvolle Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, Energietechnik und chemische Industrie.

Ziele des Projekts: strategische Materialien und Kreislaufwirtschaft

Das Projekt gliedert sich in fünf technisch-wissenschaftliche Ziele:

1. Entwicklung eines katalytischen Feedstocks aus Inconel 718, einer nickelbasierten Superlegierung, die üblicherweise in Turbinen, Luftfahrtkomponenten und hochtemperaturbelasteten Strukturen eingesetzt wird.
2. Formulierung eines Feedstocks auf Basis von Hastelloy C22, einem Werkstoff mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit in aggressiven Umgebungen, besonders interessant für Anwendungen in der Chemie- und Energietechnik.
3. Optimierung eines 420 MA-Edelstahl-Feedstocks, einer Legierung, die kommerziell nicht mehr verfügbar war und sich durch hohe Härte, Ermüdungs- und Schlagfestigkeit auszeichnet – ideal für komplexe mechanische Bauteile.
4. Entwicklung druckbarer Filamente auf Basis eines der vorgenannten Werkstoffe, deren Formulierung an das FFF-3D-Druckverfahren angepasst wird. Dies erleichtert sowohl das schnelle Prototyping als auch die Fertigung von Kleinserien.
5. Verwertung industrieller Abfälle, die beim Mahlen von Spritzgussresten anfallen, durch deren Umwandlung in neue, verarbeitbare Filamente für die additive Fertigung – ein Beitrag zu einem nachhaltigeren und zirkulären Produktionsmodell.

Das Projekt wird über einen Zeitraum von 24 Monaten, von Oktober 2024 bis Oktober 2026, durchgeführt und verfügt über ein Gesamtbudget von 540.310 €, von denen 195.052 € im Rahmen des mit der UCLM geschlossenen Kooperationsvertrags bereitgestellt werden. Die Zusammenarbeit erfolgt mit der Forschungsgruppe DYPAM (Design und Verarbeitung fortschrittlicher Materialien) am Institut für Energieforschung und industrielle Anwendungen (INEI).

Kooperation zwischen Universität und Industrie: angewandter Wissenstransfer

Diese Initiative ist Teil eines strategischen Kooperationsmodells zwischen MIMECRISA und der UCLM, das durch einen F&E-Vertrag gemäß Artikel 60 des spanischen Hochschulgesetzes formalisiert wurde. Das wissenschaftliche Team wird von Professorin Gemma Herranz Sánchez-Cosgalla, Expertin für Pulvermetallurgie und additive Fertigung, geleitet. Die technische Begleitung seitens MIMECRISA erfolgt durch Manuel Caballero Molina.

Die UCLM bringt ihre Expertise in der Entwicklung metallischer Formulierungen, der Materialcharakterisierung und der Prozessvalidierung im Labor ein. MIMECRISA übernimmt die industrielle Umsetzung, einschließlich Spritzguss, katalytischem Entbindern und Sintern unter realen Produktionsbedingungen. Diese aktive Zusammenarbeit ist ein Beispiel für effektiven Technologietransfer, der auf die Bedürfnisse der Industrie abgestimmt ist.

Technologische Herausforderungen und industrielle Innovation

Aus technischer Sicht stellt die Entwicklung katalytischer Feedstocks für MIM- und 3D-Druckverfahren eine Reihe wesentlicher Herausforderungen dar:

• Maximierung des Metallanteils, ohne die Fließfähigkeit während des Spritzgusses oder der Extrusion zu beeinträchtigen.
• Vermeidung von Defekten während des katalytischen Entbinderns des Binders, insbesondere in kontinuierlichen Öfen.
• Sicherstellung einer vollständigen Verdichtung der gesinterten Bauteile, mit homogener Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften entsprechend den Branchenstandards.

Bei der Entwicklung von Filamenten für den 3D-Druck besteht eine der größten Herausforderungen darin, die nötige Flexibilität für das Aufspulen zu erreichen, ohne die Steifigkeit und Stabilität während des Druckprozesses zu gefährden. Zu diesem Zweck wird an der präzisen Formulierung des Bindersystems, an der Auswahl von Metallpartikeln mit optimierter Morphologie und Partikelgröße sowie an der Feinabstimmung der Extrusions- und Druckparameter gearbeitet.

Eine bemerkenswerte Innovation ist die Entwicklung hybrider Formulierungen, die sowohl für Spritzguss als auch für 3D-Druck geeignet sind. Diese Flexibilität ist besonders in frühen Phasen der Produktentwicklung nützlich, da ein Prototyp mittels 3D-Druck hergestellt und anschließend die Serienproduktion mittels MIM validiert werden kann – ohne Änderung des Ausgangsmaterials.

Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft und Differenzierung

Das Projekt umfasst eine eigene Linie zur Wiederverwertung industrieller Abfälle, bei der Spritzgussreste zu recycelten Filamenten für den 3D-Druck verarbeitet werden. Dieser Ansatz hilft MIMECRISA, seinen ökologischen Fußabdruck zu verringern und ein effizienteres, verantwortungsbewussteres Modell der Metallproduktion zu fördern, bei dem Ressourcen nachhaltig genutzt werden.

Gleichzeitig stärkt das Unternehmen seine technologische Unabhängigkeit, indem es über eigene, auf die Produktionsanforderungen abgestimmte Formulierungen verfügt. Dies reduziert die Abhängigkeit von externen Lieferanten und ermöglicht eine agilere Reaktion auf Veränderungen im Markt oder in der Rohstoffversorgung.

Diese Entwicklungen verbessern zudem die Wettbewerbsfähigkeit von MIMECRISA gegenüber anderen Unternehmen der Branche, da sie flexiblere und kundenspezifischere Lösungen mit einem starken Anteil eigener Innovation und gefestigter industrieller Kompetenz in sowohl traditionellen als auch neuen Technologien bieten.

Erwartete Ergebnisse und zukünftige Perspektiven

Am Ende des Projekts wird erwartet, dass MIMECRISA über Folgendes verfügt:

• Mindestens drei industriell validierte neue katalytische Feedstocks, einsatzbereit für die Produktion.
• Eine Filamentlinie auf Basis fortschrittlicher Legierungen, geeignet für Prototypen und Kleinserien.
• Ein funktionierendes internes Recyclingsystem für Spritzgussabfälle, mit positivem Einfluss auf Kosten, Nachhaltigkeit und Effizienz.
• Die Möglichkeit, die Entwicklungen durch Patente zu schützen und an europäischen Ausschreibungen oder bilateralen internationalen Kooperationsprogrammen teilzunehmen.

Dieses Projekt ist die natürliche Fortsetzung der seit 2013 verfolgten Strategie von MIMECRISA zur Entwicklung neuer metallischer Werkstoffe und zur Festigung ihrer Führungsrolle im Bereich der MIM-Technologien. Darüber hinaus trägt es zur Diversifizierung des Angebots und zur Umsetzung von Industrie-4.0-Werkzeugen bei, mit dem Ziel, Wettbewerbsfähigkeit, Effizienz und kontinuierliche Innovationsfähigkeit zu steigern.