Pulverkontamination:eine versteckte Gefahr für Metalldrucke

Jedes hochwertige 3D-gedruckte Modell – ob Prototyp, Ausstellungsmodell oder Industrieteil – beginnt mit einem hochwertigen Material. Dies ist besonders wichtig für den Metall-3D-Druck, da Teile für Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Automobil nach höchsten Standards hergestellt werden müssen. Die für Metalldrucke verwendeten Materialien sind jedoch immer noch recht teuer und müssen daher intelligent eingesetzt werden, um einen kostengünstigen Betrieb zu gewährleisten.

Ein wichtiger Teil davon ist die Erhaltung der Reinheit aller Pulvermaterialien, die für den 3D-Druck verwendet werden. Jede Druckauflage, die aufgrund von Verunreinigungen der Materialien ausfällt, ist Zeit- und Geldverschwendung. Es kann jedoch täuschend schwierig sein, die Reinheit der für Metalldrucke verwendeten Pulver aufrechtzuerhalten. Tatsächlich sind sich viele Büros eines Problems mit ihrem Metallpulver nicht bewusst, bis es tatsächlich zu einem fehlgeschlagenen Druckdurchlauf führt.

Also, was ist die Antwort?

Die ständige Herausforderung beim Recycling von 3D-Druckmaterial

Eine Möglichkeit, die Materialkosten potenziell zu senken, besteht darin, Pulverreste nach Möglichkeit zu recyceln. Obwohl dieses Konzept offensichtlich erscheint, ist es in der Praxis oft leichter gesagt als getan. Beim Sintern von Metallpulvern bilden Partikel natürlicherweise kleine „Klumpen“ in den Bereichen um das Teil herum. Obwohl diese mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind, verändern sie die Konsistenz der Partikelgröße des Pulvers subtil, was wiederum die Qualität aller weiteren Teile beeinflusst, die mit dieser Pulvercharge gedruckt werden.

Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems ist die Technologie. So gibt es heute beispielsweise Drucker, die nach dem Drucken das restliche Pulver durch einen Siebmechanismus gießen, um eventuelle Klumpen herauszufiltern und die Materialkonsistenz so gut wie möglich zu erhalten. Dies bedeutet jedoch immer noch, dass nicht das gesamte Pulverbett wiederverwendet werden kann. Darüber hinaus treten selbst bei sorgfältiger Siebung und Auffrischung des Pulverbetts im Laufe der Zeit geringfügige Veränderungen der Pulverqualität auf, die sorgfältig überwacht werden muss, um fehlgeschlagene Drucke zu vermeiden.

Obwohl Metallpulver durch solche Maßnahmen durchaus wiederverwendet werden kann, bleibt die Frage offen, ob die Qualitätsstandards hoch genug gehalten werden können, um die strengen regulatorischen Anforderungen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt oder der Automobilindustrie zu erfüllen. Wenn Druckereien und Materiallieferanten keine gusseiserne Garantie dafür bieten können, dass der Pulverrecyclingprozess absolut unfehlbar ist, wird er für diese Industrien nur begrenzt von Nutzen sein. In solchen Fällen besteht die einzige gangbare Option darin, die laufenden Kosten für die Verwendung eines Neupulverbetts für jede Druckauflage in Kauf zu nehmen.

Versteckte Verunreinigungen ruinieren Metallabdrücke

In einer aktuellen Fallstudie des Metallpulverspezialisten LPW wurde festgestellt, dass ein mit 3D-Druck hergestelltes Aluminiumteil (eine Gasturbine) Risse aufweist, selbst nach mehreren Versuchen, das Teil mit unterschiedlichen Einstellungen nachzudrucken. Als LPW zu einer intensiven Untersuchung des verwendeten Metallpulvers hinzugezogen wurde, stellte sich heraus, dass es Partikel von Inconel 625 enthielt. Diese Partikel erforderten ein Mikroskop, um sie zu betrachten, aber wenn sie sich während des Druckprozesses gruppierten, war ihre Unverträglichkeit mit dem Druck Material hat zur Rissbildung geführt.

Später stellte sich heraus, dass die Kontamination durch den falschen Umgang eines Mitarbeiters mit dem Pulver verursacht wurde. Der 3D-Drucker war zuvor für eine andere Druckauflage mit Inconel 625 verwendet worden, und der Mitarbeiter hatte vor dem Hinzufügen des Aluminiumpulverbetts nicht das richtige Reinigungsverfahren befolgt.

Die Botschaft hier ist, dass alle Metallpulver, die für den industriellen 3D-Druck verwendet werden, jederzeit sorgfältig aufbewahrt werden müssen, um ein versehentliches Vermischen zu vermeiden, und die Reinigungsverfahren jedes Druckers genau befolgt werden müssen, insbesondere beim Materialwechsel. Wie in der Fallstudie von LPW gezeigt, ist nach der Kontamination eines Pulvers wahrscheinlich eine Spezialausrüstung erforderlich, um die Ursache zu ermitteln und eine Lösung bereitzustellen. Daher ist es weitaus besser, das Risiko insgesamt zu vermeiden.

Etablierung eines effektiven Systems zur Erhaltung der Reinheit Ihrer Materialien

Die Kontamination von Pulver stellt eine ständige Herausforderung für jedes Unternehmen dar, das Metalldrucke liefert, und muss daher als Teil Ihrer umfassenderen Projektworkflows sorgfältig berücksichtigt werden. Obwohl die Technologie Sie bei der Wartung Ihres Metallpulvers sicherlich unterstützen kann, darf sie nicht als Ersatz für eine angemessene Schulung und Sensibilisierung Ihrer Mitarbeiter für die Gefahren der Pulverkontamination angesehen werden.

Wie in so vielen Bereichen der additiven Fertigung ist es viel besser (und kostengünstiger!), ein Problem zu vermeiden, als es zu lösen. Achten Sie also darauf, wie Ihr Pulver gelagert und gehandhabt wird, und überlassen Sie nichts dem Zufall, insbesondere bei funktionalen, industriellen Metalldrucke. Obwohl es sicherlich eine zusätzliche Stufe in Ihren Arbeitsabläufen darstellt, wird sich die zusätzliche Sicherheit mehr als lohnen.