Metall-3D-Druck verstehen:Pulvermedien, Hochenergieereignisse

Pulvermetallmedien

Metall-3D-Druckmedien enthalten normalerweise Metallpulver, entweder roh oder als Basis. Während einige Technologien ein Metalldraht-Rohmaterial verwenden, sind dies die Ausnahme und nicht die Norm.

Warum Metall-3D-Drucker generell Pulver verwenden? Bei der additiven Fertigung wird Material präzise aufgetragen. Kunststofffilamente können im Gegensatz zu Metall-3D-Druckerfilamenten leicht erhitzt und durch eine Düse extrudiert werden.

Die meisten Metalle haben jedoch hohe Schmelztemperaturen, was eine Extrusion unmöglich macht. Da nur wenige Materialien einen längeren Kontakt mit geschmolzenem Metall überstehen können, wäre die Herstellung von Geräten nahezu unmöglich.

Während Metalldrucker mit Drahtvorschub auf das Lichtbogenschweißen angewiesen sind, um Funktionsteile zu formen, kann der Schweißprozess rohe Oberflächen erzeugen, die erst nach der Bearbeitung verwendbar sind. Wärmegradienten, die während des Schweißprozesses erzeugt werden, können auch hohe innere Spannungen verursachen, die zu einem erheblichen Verzug führen.

Pulvermetallbasierte Verfahren hingegen schützen wertvolle 3D-Druckerkomponenten vor der Einwirkung von geschmolzenem Metall. Dies kann auf zwei Arten funktionieren – indem der 3D-Drucker extrem lokalisierte Energie mit einem Laser aufbringt – oder indem der 3D-Drucker selbst einen energiearmen Prozess verwendet, indem er anschließend in Öfen mit hoher Energie gesintert wird.

Sintern verwandelt ein leicht gebundenes Teil in ein Vollmetallteil. Dazu wird die Temperatur langsam hochgefahren, um die Spuren des verbleibenden Bindematerials zu verbrennen. Wenn die Temperatur näher an den Schmelzpunkt des Materials ansteigt, verschmelzen die Metallpartikel zu einem starken Metallteil.

Loses Pulver vs. gebundenes Pulver. Während die Verwendung von losem Pulver im industriellen 3D-Druckermetall üblich ist, sind diese Pulver mit erheblichen Sicherheits- und Handhabungsproblemen verbunden. Aufgrund der hohen Entflammbarkeit und des Atemwegsrisikos darf loses Pulver nur in kontrollierten Umgebungen mit persönlicher Schutzausrüstung (PSA) gehandhabt werden.

Gebundenes Pulver, eine Technologie, die bei Metall-FFF verwendet wird, ist sicherer und weniger entflammbar als loses Pulver. Im Gegensatz zu losem Pulver sind für den Einsatz keine spezielle PSA oder spezielle Räume erforderlich. Gebundene Pulverlösungen erfordern jedoch zusätzliche Schritte, um Bindematerial zu entfernen und das Metalldruckmedium zu vollständig aus Metall bestehenden Teilen zu sintern.

Hochenergieereignisse

In der additiven Metallfertigung verändern 3D-Drucker die chemische Phase der Druckmedien zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Prozesses. Im Gegensatz zu Kunststoffen mit relativ niedrigen Schmelztemperaturen zwischen 200 °C und 400 °C haben Metalle Schmelzpunkte im Bereich von 1100 bis 1400 °C.

Bei solch hohen Schmelzpunkten muss jede Metall-3D-Drucktechnologie irgendwann während des Druckprozesses einen hochenergetischen Prozess beinhalten. Bei allen Metall-3D-Druckverfahren existiert ein hochenergetischer Prozess. Die einzelnen Techniken können jedoch variieren, je nachdem, wann und wie sie sie anwenden:

Beim Drucken, um das Teil zu formen. Bei einigen Druckverfahren werden Teile durch metallisches Verschmelzen hergestellt, normalerweise mit einem Laser. Diese Art von Hochenergieprozess ist präzise und isoliert:Sie erreicht nur den bestimmten Abschnitt eines zu druckenden Teils.

Als Ergebnis dieser Art von isoliertem Hochenergieprozess werden viele Teile mit inneren Spannungen gedruckt, die anschließend thermisch gehärtet werden müssen.

Nach dem Drucken, um ein bereits geformtes Teil metallisch zu verschmelzen . Bei diesen Verfahren wird das Teil mit einem Niedrigenergieprozess geformt und nach dem Drucken in einem Hochenergie-Sinterofen metallisch verschmolzen. Dieses Verfahren funktioniert sowohl für Maschinen mit losem Pulver als auch für gebundene Pulver. Während durch diesen Prozess hergestellte Teile normalerweise keine inneren Spannungen aufweisen, erfordern sie einen zusätzlichen Sinterschritt im 3D-Metalldruckprozess.

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• Grundlagen des Metall-3D-Drucks
• Tauchen Sie ein in den Metall-FFF-Druck
• Metall-3D-Druckanwendungen