Herstellung durch 3D-Druck von Metallteilen im Wachsausschmelzverfahren vs. DMLS

Die Welt der Herstellung von Prototypen aus Metalllegierungen und die Kleinserienfertigung hat dank der 3D-Drucktechnologie große Fortschritte gemacht . Es gibt jedoch einige traditionelle Techniken, die nicht verschwunden sind, sondern sich weiterentwickelt haben.

Dies ist der Fall bei der Herstellung von Wachsausschmelzverfahren , eine jahrtausendealte Technik, die sich von der Notwendigkeit entwickelte, ein Originalwachs auf mehr oder weniger handgefertigte Weise herzustellen, leichte Wachsformen herzustellen und kleine Serien herzustellen, bis schließlich Teile in 3D-Harzdruckern wie Form hergestellt werden konnten 2 und das gießbare Harz oder FDM-3D-Drucker Drucker mit speziellen Materialien für Wachsausschmelzverfahren (MoldLay), die den Markt revolutioniert haben, wie PolyCast, dank seiner hohen Präzision und hervorragenden Oberflächenbeschaffenheit .

Video 1:Herstellung von Teilen im Wachsausschmelzverfahren mit PolyCast. Quelle: Polymaker

Um zu den Anfängen des 3D-Drucks zurückzukehren, finden wir PLA, ein billiges Material, das von fast allen 3D-Druckern, einschließlich Haushaltsdruckern, verwendet wird und in der Lage ist, das Originalstück herzustellen, das dann in eine Masse aus Sand und Bindemittel eingesetzt wird, um beim Erhitzen eine Form zu bilden im Ofen.

Vor einigen Jahren (2015), als diese Technik noch nicht allgemein gebräuchlich war, bat ennomotive, eine Innovationsplattform mit einer globalen Community von Ingenieuren, sie auf Wunsch eines Kunden, ein innovatives, schnelleres und billigeres fertigen ihre Prototypen aus Titan Legierungen für die Welt der Luftfahrt, und wenn möglich auch Kleinserien, voll funktionsfähig, ohne den wirtschaftlichen Aufwand herzustellen und Zeitaufwand für den traditionellen Prozess der Herstellung von Metallformen zum Spritzgießen oder Gießen von Teilen.

Damals war einer der Ingenieure der Gemeinde aus dem Gazastreifen, der sein Ingenieurstudium in den USA aufgebaut hatte und dessen Abschlussprojekt sich mit dieser Technik des 3D-Drucks in PLA und der Herstellung mit der Methode der Wachsausschmelzverfahren schlug es als Lösung vor. Er kannte seine Tugenden sehr gut.

Der Kunde ungläubig vor einer Lösung, die ihm Monate und viele tausend Euro gespart hat , und das wurde von keinem der Tausenden von Ingenieuren, die das Unternehmen hatte, verwendet oder vorgeschlagen, kommentierte:„Das so hergestellte Stück erfüllt die strengen Standards der Luftvorschriften?“ Die Antwort war niederschmetternd:„Ja, und die gibt es auch die anfangen, es zu benutzen, und wir können Sie mit dem in Kontakt bringen, der es herstellen kann, der Transport dauert noch 3 Tage".

Damals 3D-Drucker, die Metallteile herstellen konnten , sie taten es immer noch mit nur wenigen Legierungen, sie erhielten weder die erforderlichen Oberflächenbehandlungen noch die gleichen technischen Spezifikationen eines Stücks, das durch Formen (und Zentrifugieren oder Vakuum, falls erforderlich) hergestellt wurde, abgesehen davon, dass es langsam und teuer war. stark> .

Aber die Technologie entwickelt sich weiter, und die technischen Eigenschaften der hergestellten Teile haben sich verbessert, ebenso wie ihre Kosten und die Anzahl der verfügbaren Legierungen. Die Technologie des Wachsausschmelzverfahrens ist jedoch immer noch voll in Kraft und entwickelt sich basierend auf dem 3D-Druck-FDM weiter, obwohl die DMLS-Technologie sehr weit fortgeschritten ist , was wäre nun die Empfehlung der Ingenieure der Community, wenn sie noch einmal auf ennomotive.com fragen würden?

Nun, die Antwort ist, dass dies je nach Stück, technischen Anforderungen, Abmessungen, Materialien usw. sehr unterschiedlich ist, und es könnte durchaus vorkommen, dass die Entwicklung der Herstellungsmethoden einige Ingenieure empfehlen:"Ändern Sie das Design" o " Materialien ändern", wie sie es beim ersten Mal taten, und fragten, warum dieses Stück aus einer Titanlegierung hergestellt wurde und nicht aus einer Art Harz, das die geforderten technischen Spezifikationen erfüllen könnte.

Deshalb gibt es eine Reihe von Empfehlungen für die Auswahl der Fertigungstechnologie , aber es ist das fachmännische Auge des Konstrukteurs, der diese Techniken gut kennt (und ein Auge darauf hat, weil sie sich jeden Tag verbessern), was mit der besten Kombination aus Qualität und Kosten erreicht werden kann.

• Derzeit erzielen die beiden Techniken sehr ähnliche Oberflächenbeschaffenheiten , wobei je nach Qualität des Prozesses und des Materials das eine oder andere hervorgehoben wird. Zum Beispiel gibt es DMLS-Drucker, die eine hervorragende Oberflächenqualität bieten, aber es gibt auch Filamente für den 3D-FDM-Druck (PolyCast), die ein völlig glattes Finish erzielen.
• Wie bei der Oberflächenbeschaffenheit, bei der geometrischen Präzision die Debatte ist ziemlich ausgeglichen, allerdings mit der DMLS-Technologie , Endstücke mit einer größeren Genauigkeit von 0,1 mm ± 0,3 % erreicht werden.
• Was die Größen betrifft, große Stücke kann auf das Wachsausschmelzverfahren gedruckt werden , von beispielsweise 2 m, während sie bei DMLS normalerweise kleiner sind , obwohl sie später zusammengefügt werden können, um die erforderliche Größe zu erreichen.
• Wo das Wachsausschmelzverfahren ist nutzt, ist es möglich, das gewünschte Material auszuwählen , ohne Grenzen, während der Materialkatalog für DMLS zwar wächst, aber begrenzt ist.
• Im Gegensatz dazu ermöglicht die DMLS-Technologie komplexere geometrische Formen (z. B. interne Strukturen) und dünnere Wände, was durch die Wachsausschmelztechnologie nicht erlaubt ist, die komplexe Geometrien erlaubt, aber mit einer Grenze.
• Das DMLS ermöglicht es, verschiedene Komponenten gleichzeitig zu drucken, die in dasselbe Stück integriert sind (obwohl dies nicht der Fall war).
• Aber wenn Sie auf jeden Fall Geschwindigkeit und Kosten haben, was für die Industrie von grundlegender Bedeutung ist, ist es im Moment günstig für Wachsausschmelzverfahren, weshalb es in der Luftfahrtindustrie immer noch weit verbreitet ist; Obwohl der rasante Fortschritt der DMLS-Technologie näher rückt und diese jeden Tag mehr in der Industrie eingesetzt wird.

Also in dem oben erwähnten Stück , da seine Geometrie nicht zu kompliziert war , und das Material war eine spezielle Legierung , für die Produktion von Kleinserien würde man sich wohl wieder für das Wachsausschmelzverfahren entscheiden , vor allem jetzt, wo es Materialien für den 3D-Druck FDM wie PolyCast gibt, ein Filament, das ausschließlich für die Herstellung durch Wachsausschmelzverfahren entwickelt wurde. Obwohl sich die Tabellen zum Zeitpunkt des Lesens dieses Artikels möglicherweise geändert haben. Werden wir die Engineering-Community noch einmal fragen? Oder werden wir über die neuesten Entwicklungen im 3D-Druck Bescheid wissen?

Die Entwicklung von Materialien und Technologien ist so schnell, dass eine Lösung, die heute als gültig akzeptiert wird, in weniger als 5 Jahren veraltet ist. Das rasante Tempo der Fortschritte in der additiven Fertigung ist nicht aufzuhalten.

Artikel in Zusammenarbeit mit ennomotive.