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title: "Das NIST entwickelt eine Laserrührtechnik zur Herstellung von Hochentropie-Legierungen mittels 3D-Druck"
url: https://www.voxelmatters.com/de/das-nist-entwickelt-eine-laserruehrtechnik-zur-herstellung-von-hochentropie-legierungen-mittels-3d-druck/
date: 2026-06-06
modified: 2026-06-05
lang: de
author: "Joseph Caron-Dawe"
description: "Forscher des National Institute of Standards and Technology (NIST) haben ein Laserrührverfahren für die additive Metallfertigung entwickelt, das eines der hartnäckigsten Hindernisse bei der Herstellung von Hochentropie-Legierungen (HEAs) beseitigt: die..."
categories:
  - "Additive Fertigung von Metallen"
  - "Verbrauchsartikel"
tags:
  - "insights"
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word_count: 507
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# Das NIST entwickelt eine Laserrührtechnik zur Herstellung von Hochentropie-Legierungen mittels 3D-Druck

Forscher des [National Institute of Standards and Technology (NIST)](https://www.voxelmatters.com/nist-awards-funding-to-astm-international/) haben ein Laserrührverfahren für die additive Metallfertigung entwickelt, das eines der hartnäckigsten Hindernisse bei der Herstellung von Hochentropie-Legierungen (HEAs) beseitigt: die gleichmäßige Vermischung unterschiedlicher Metalle auf atomarer Ebene während des Erstarrungsprozesses.

HEAs enthalten mehrere Metalle in etwa gleichen Anteilen, anstatt eines einzigen Grundmetalls mit Spurenelementen, wie es bei herkömmlichen Legierungen üblich ist. Diese Zusammensetzung verleiht ihnen Leistungsvorteile bei erhöhten Temperaturen, was sie zu geeigneten Kandidaten für Komponenten in Strahltriebwerken und Kernreaktoren macht. Ihre Herstellung wird jedoch dadurch erschwert, dass die einzelnen Metalle – die jeweils unterschiedliche Dichten, Schmelzpunkte und Oberflächenspannungen aufweisen – dazu neigen, sich beim Abkühlen der Schmelze in getrennte Bereiche aufzuspalten.

![NIST develops laser-stirring technique to produce high-entropy alloys via 3D printing](https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2026/06/NIST-02-340x142.jpg)

„HEA-Legierungen müssen bis auf die atomare Ebene gemischt werden“, sagte Fan Zhang, der NIST-Physiker, der das Projekt mitgeleitet hat. „Es erfordert zusätzlichen Aufwand, Metalle in diesen Verhältnissen miteinander zu vermischen.“

Der 3D-Metalldruck bot einen möglichen Weg, die Einschränkungen des Gießverfahrens zu umgehen. „Es ist schwierig, HEA-Teile mit traditionellen Methoden wie dem Gießen herzustellen“, sagte Zhang. „Aber wir glauben, dass der 3D-Metalldruck eine Lösung sein könnte.“

## Neufestlegung der Laserbahn

Der Ansatz des NIST-Teams bestand darin, die Bewegung des Lasers während der [Laser-Pulverbettfusion](https://www.voxelmatters.com/unf-secures-nsf-grant-to-tackle-defects-in-laser-powder-bed-fusion/) zu modifizieren. Anstatt herkömmliche geradlinige Bahnen über das Pulverbett zu ziehen, ließ der Forscher Ho Yeung den Laser elliptische Schleifenmuster beschreiben, wodurch das sich bildende Metallbad aktiv durchmischt wurde.

„Kommerzielle 3D-Druckersoftware kann diese Muster nicht erzeugen“, erklärte Yeung. „Die Möglichkeiten zur Anpassung der Laserbahn sind sehr begrenzt, daher mussten wir die Software von Grund auf neu schreiben.“

Da die Technik keine neue Hardware erfordert, könnten bestehende Metall-3D-Drucker grundsätzlich umprogrammiert werden, um sie zu nutzen.

Die Methode wurde getestet, indem zwei Materialien mit deutlich unterschiedlichen Eigenschaften kombiniert wurden: RHEA-19, eine dichte Hochentropie-Legierung, und eine leichte Titanlegierung. Um die erfolgreiche Vermischung zu bestätigen, arbeitete das NIST mit der Advanced Photon Source (APS) des Argonne National Laboratory zusammen – einer stadiongroßen Synchrotronanlage, die Röntgenstrahlen erzeugt, die etwa 500 Milliarden Mal heller sind als die in der zahnmedizinischen Bildgebung verwendeten. Die Strahlen ermöglichten es den Forschern, strukturelle Veränderungen im Metall auf atomarer Ebene in Echtzeit zu beobachten, während es in weniger als einer Sekunde vom flüssigen in den festen Zustand überging.

„Die APS ist eine der wenigen Photonenquellen weltweit, die leistungsstark genug ist, um uns die Durchführung dieser Art von Messungen zu ermöglichen“, sagte Zhang.

## Auf dem Weg zur bedarfsgerechten Legierung

Über HEAs hinaus könnte die Rührtechnik laut den Forschern eine umfassendere Legierung nach Bedarf direkt im Drucker ermöglichen – durch die Kombination von elementaren Metallpulvern, anstatt auf vorlegierte Ausgangsmaterialien zurückzugreifen. Eine einzige Maschine, die mit elementaren Pulvern bestückt ist, könnte eine Reihe von Legierungen herstellen, wodurch die Materialkosten gesenkt und die Bandbreite der druckbaren Zusammensetzungen erweitert würden.

Das Verfahren könnte auch dazu genutzt werden, die Legierungszusammensetzung innerhalb eines einzelnen Bauteils stufenlos zu variieren – so könnte beispielsweise eine Schaufel für eine Strahlturbine aus mehreren Metallen ohne Schweißnähte gedruckt werden.

„Wir wollen die Legierungsherstellung beschleunigen“, sagte Yeung. „Der 3D-Metalldruck hat das Potenzial, Bauteile herzustellen, die bisher unmöglich waren.“

*Die Forschungsergebnisse wurden i[n der Fachzeitschrift Additive Manufacturing veröffentlicht](http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2214860426000278).*