Vier Metall-3D-Druckverfahren und ihre Materialien:Ein umfassender Leitfaden

Tabelle 1. Vor- und Nachteile der Metallpulverbettschmelzung

Vorteile Nachteile

Vorteile

Eigenunterstützung durch das Pulverbett, keine Stützen erforderlich

Nachteile

Einige Hersteller bieten eine begrenzte Auswahl an Materialzusammensetzungen an

Vorteile

Glatte Oberflächen direkt aus dem Drucker

Nachteile

Erfordert hochwertige, teure Laser

Vorteile

20 µm Mindestschichtdicke, üblicherweise 35–50 µm

Nachteile

Einige Systeme bieten einen relativ langsamen Build

Vorteile

Baut porösere Teile auf

Nachteile

Hohe Eigenspannungen entstehen durch instabile Schmelzbäder

Vorteile

Nachteile

Gedruckte Teile sind nicht bei allen Prozessen gleich stark oder widerstandsfähig; immer schwächer und bruchanfälliger als EBM-Teile

Tabelle 2. Vor- und Nachteile der gerichteten Energiedeposition

Vorteile Nachteile

Vorteile

Schnelle Druckgeschwindigkeit

Nachteile

Die Ausrüstungskosten sind sehr hoch

Vorteile

Gedruckte Teile weisen eine hohe Dichte und Festigkeit/Belastbarkeit auf

Nachteile

Stützstrukturen können nicht gebaut werden, daher sind Überhänge nicht druckbar, was die Anwendungsmöglichkeiten einschränkt

Vorteile

Kann zur Reparatur hochwertiger Funktionsteile verwendet werden.

Nachteile

Relativ niedrige Build-Auflösung

Vorteile

Große Bautabellen verfügbar

Nachteile

Eine schlechte Oberflächengüte erfordert eine Nachbearbeitung

Vorteile

Native Materialeigenschaften in Teilen

Nachteile

Vorteile

Ermöglicht die Herstellung von Teilen mit minimalem Werkzeugaufwand

Nachteile

Vorteile

Reduzierte Materialverschwendung

Nachteile

Vorteile

Kann Teile mit kundenspezifischer Legierung herstellen (Multimaterialbereich möglich)

Nachteile

Tabelle 3. Vor- und Nachteile der Metallfilamentextrusion

Vorteile Nachteile

Vorteile

Keine besondere Bauumgebung – Raumtemperatur, normale Atmosphäre

Nachteile

Schwierige Nachbearbeitung von Sinterteilen

Vorteile

FFF-Spannungen in gedruckten Teilen

Nachteile

Durch die Schrumpfung sind die Abmessungen des fertigen Teils schwer zu kontrollieren

Vorteile

Große Auswahl an Materialien auf derselben Maschine

Nachteile

Die Teilegenauigkeit hängt weitgehend nicht von der X-Y-Z-Auflösung des Drucks ab

Vorteile

Kostengünstigere Ausrüstung

Nachteile

Teile haben eine geringe Dichte und sind nach dem Sintern relativ schwach

Vorteile

Geringere technische Kenntnisse im Betrieb erforderlich

Nachteile

Vorteile

Ideal für Prototypen

Nachteile

Tabelle 4. Vor- und Nachteile von Material Jetting und Binder Jetting.

Vorteile Nachteile

Vorteile

Keine besondere Bauumgebung – Raumtemperatur, normale Atmosphäre

Nachteile

Zweistufiger Prozess:Das Pulverbett wird aufgetragen und anschließend wird der Klebstoff mittels Tintenstrahlverfahren aufgetragen, um die Schicht zu verbinden

Vorteile

Keine inneren Spannungen in gedruckten Teilen

Nachteile

Heikle Nachbearbeitung zum Sintern von Teilen

Vorteile

Große Auswahl an Materialien auf derselben Maschine ohne Änderung der Einrichtung

Nachteile

Die Dimensionskontrolle erfordert Fingerspitzengefühl, um eine korrekte Schrumpfung sicherzustellen

Vorteile

Kostengünstigere Ausrüstung

Nachteile

Die Genauigkeit des fertigen Teils ist nicht nur ein Ergebnis der X-Y-Z-Auflösung des Drucks

Vorteile

Geringere technische Kenntnisse im Betrieb erforderlich

Nachteile

Teile sind vor dem Sintern spröde und anfällig

Vorteile

35 µm Mindestschichtdicke

Nachteile

Der Metall-3D-Druck ist eine laserbasierte Technologie, die Metallpartikel Schicht für Schicht verschmilzt. Diese Technologie wird üblicherweise für die Prototypenerstellung, die Produktion von Teilen mit komplexen Geometrien und Endverbrauchsteilen sowie für die Reduzierung von Metallkomponenten in einer Baugruppe eingesetzt. Der Metall-3D-Druck wird mit einer wachsenden Materialfamilie geliefert. Damit werden die Anforderungen verschiedener Branchen erfüllt, von Schmuck über Luft- und Raumfahrt und Medizin bis hin zur Kunststoffherstellung. Einige Prozesse und Geräte sind materialspezifisch und in ihrem Umfang begrenzt, während andere in der Lage sind, eine Reihe von Materialien zu verwenden.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel zum 3D-Druck.

Wie wähle ich die beste Art des 3D-Drucks aus?

Die Auswahl der besten Art des 3D-Drucks ist komplex. Im Folgenden finden Sie nützliche Schritte, die Sie bei der Entscheidung, welche Metall-3D-Druckverfahren Sie wählen sollten, befolgen sollten:

1. Überprüfen Sie die Teileanforderungen. Berücksichtigen Sie beispielsweise die Schichtauflösung, die Notwendigkeit der Wiedergabe feiner Details sowie die erforderlichen mechanischen Eigenschaften und Gesichtspunkte der kosmetischen Qualität.
2. Wählen Sie eine Materialfamilie für das Teil. 
3. Sobald das Material ausgewählt wurde, prüfen Sie die verfügbaren Prozesse, die dieses Material verwenden, um herauszufinden, welches am besten geeignet ist, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.
4. Überprüfen Sie die Verfügbarkeit von Ressourcen, einschließlich Lieferanten hinsichtlich Material, Zeit und Kosten.

Was sind metallische 3D-Druckmaterialien?

Es gibt eine lange und wachsende Liste metallartiger Optionen für 3D-Druckmaterialien aus Metall. Die häufigsten Metallarten sind:

1. Edelstahl: Im Allgemeinen in 3 Legierungsgruppen:304, 316 und 17-4. Diese sind korrosionsbeständig und von hoher Festigkeit, wenn sie nicht porös sind.
2. Werkzeugstähle D2, A2 und H13: Haben eine hohe Festigkeit, sind härtbar, verschleißfest und eignen sich für Matrizen und Werkzeuge.
3. Titan und Ti64: Materialien, die sich ideal für leichte Teile eignen und eine hohe Festigkeit aufweisen.
4. Aluminium 7075, 4047, 6061, 2319, 4043: Dabei handelt es sich um verschiedene Leichtbaulegierungen für allgemeine Leichtbauteile.
5. Inconel® 718, 625: Diese weisen eine geringe Korrosions- und Hochtemperaturbeständigkeit für Zwecke wie Motorteile auf.
6. Kobalt-Chrom: Superlegierung für biomedizinische und Luft- und Raumfahrtanwendungen.
7. Gold/Silber: Reine Metalle für Schmuck und begrenzte biomedizinische Anwendungen.
8. Niob, Niob-Zirkonium: Dabei handelt es sich um Hochtemperaturlegierungen mit hoher Chemikalienbeständigkeit für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt.
9. Tantal: Ähnlich wie Niob, aber mit besserer chemischer Beständigkeit.
10. Hastelloy® Nickel-Chrom: Materialien, die zäh sind – temperaturbeständig und rissbeständig. Wird häufig für Turbinen- und Nuklearkomponenten verwendet.
11. Wolfram und Legierungen: Materialien mit superhoher Dichte. Wird häufig für Strahlungsschilde, Kollimatoren und Motorteile verwendet.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu den besten Materialien für den Metall-3D-Druck.

Wann erschien der 3D-Metalldruck zum ersten Mal?

Die früheste praktische Ausführung eines Metall-3D-Druckers war der EOSINT M250. Es wurde 1994 von ElectroOptical Systems eingeführt. Es kombinierte Metall mit einer Legierung mit niedrigerer Temperatur, die geschmolzen wurde, um die Primärpartikel zu koppeln. Im Jahr 2004 brachte EOS den EOSINT M270 auf den Markt. Es war das erste PBF-System, das einen 200-W-Diodenpumpenlaser zum Schmelzen des Metallrohmaterials verwendete. Seitdem gab es eine exponentielle Zunahme/Verbesserung der Methoden, Materialien und Auflösungen.

Zusammenfassung

Xometry bietet eine breite Palette an Fertigungsmöglichkeiten, einschließlich Metall-3D-Druck für alle Ihre Prototyping- und Produktionsanforderungen. Holen Sie sich noch heute Ihr Sofortangebot zum 3D-Metalldruck und mehr.

Urheber- und Markenhinweise

1. Inconel® ist eine eingetragene Marke der Huntington Alloys-Abteilung der Special Metals Corp., Huntington, WV.
2. Hastelloy® ist eine eingetragene Marke von Haynes International, Kokomo, Indiana.

Haftungsausschluss

Der auf dieser Webseite erscheinende Inhalt dient ausschließlich Informationszwecken. Xometry gibt keinerlei Zusicherungen oder Gewährleistungen jeglicher Art, weder ausdrücklich noch stillschweigend, hinsichtlich der Richtigkeit, Vollständigkeit oder Gültigkeit der Informationen. Leistungsparameter, geometrische Toleranzen, spezifische Designmerkmale, Qualität und Arten von Materialien oder Prozessen sollten nicht als Darstellung dessen angesehen werden, was von Drittanbietern oder Herstellern über das Netzwerk von Xometry geliefert wird. Käufer, die Angebote für Teile einholen, sind dafür verantwortlich, die spezifischen Anforderungen für diese Teile zu definieren. Weitere Informationen finden Sie in unseren Allgemeinen Geschäftsbedingungen.

Dean McClements

Dean McClements hat einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau mit Auszeichnung und über zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Fertigungsindustrie. Sein beruflicher Werdegang umfasst wichtige Positionen bei führenden Unternehmen wie Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace und Hyster-Yale, wo er ein tiefes Verständnis für technische Prozesse und Innovationen entwickelte.

Lesen Sie weitere Artikel von Dean McClements