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Metallpulver für AM

Die Laserschmelztechnologie von Renishaw setzt verschiedene Metalle, einschließlich der Titanlegierung Ti6Al4V, Nickellegierungen Iconel 625 und 718, Kobaltchrom und der Aluminiumlegierung AlSi10Mg, für die Fertigung ein.

Pulvermetallurgie

Pulvermetallurgie (PM) ist der allgemeine Begriff für einen Zweig der Metallurgie, der sich mit der Weiterverarbeitung von Metallpulvern zu festen Komponenten befasst. Die Fertigungsverfahren sind gekennzeichnet durch das Zusammenfügen der Metallpartikel mittels Wärmebehandlung und Verdichten. Diese Verfahren werden auch als „Pressen“ und „Sintern“ bezeichnet. Verschiedene Technologien, wie beispielsweise das Heißisostatische Pressen (HIP), das Pulverspritzgießen und das Spark-Plasma-Sinterverfahren (SPS, oder Feld-Aktiviertes-Sintern (FAST)) fallen unter diesen Dachbegriff. All diese Technologien können eingesetzt werden, um Teile herzustellen, die dem gewünschten Endprodukt sehr nahekommen. Somit sind abtragende Bearbeitungsverfahren, die oft mit hohem Werkstoffverschnitt einhergehen, kaum noch erforderlich.

In der additiven Fertigungstechnologie von Renishaw werden Metallpulver auch als Ausgangsmaterial verwendet. Statt die Metallpartikel jedoch durch Wärmebehandlung und Verdichtung in einer Gussform zusammenzufügen, werden die Pulverpartikel mithilfe eines hochleistungsfähigen Lasers Schicht für Schicht in extrem dünnen, fast haarfeinen Schichten verschmolzen. Diese Technik, feine Pulverpartikel und sehr dünne Schichten zum Aufbau von Metallteilen zu verwenden, bietet den Vorteil, dass Formen mit sehr komplexen Geometrien hergestellt werden können. Die Fähigkeit, feine Gitterstrukturen und Innenkanäle zu integrieren und Material nur dort zu platzieren, wo es tatsächlich gebraucht wird, bedeutet, dass diese Technologie eingesetzt werden kann, um den Materialaufwand zu reduzieren, Funktionen zu verbessern, mehrere Teile zu konsolidieren und Geometrien zu erstellen, die mit anderen Verfahren praktisch unmöglich realisierbar sind.

Pulvereigenschaften

Die Pulvereigenschaften sind für ein erfolgreiches Laserschmelzen von großer Bedeutung. Renishaw stellt sicher, dass nur Metallpulver erstklassiger Qualität für additive Fertigungssysteme aus der eigenen Produktion geliefert werden.

Worauf ist zu achten?

Gute Fließeigenschaften, eine dichte Verpackung und sphärische Partikelform sind alles wichtige Eigenschaften, die dazu beitragen, einheitliche und kalkulierbare Pulverdosierungen und Schichten zu erzielen.

Partikelgröße

Die Laserschmelzsysteme von Renishaw arbeiten mit Metallpulvern in Größenordnungen zwischen 15 µm und 45 µm. Die Abbildung rechts veranschaulicht die Größe der Pulverpartikel im Vergleich.

Wie groß ist AM-Metallpulver?

Wie wird Metallpulver hergestellt?

Die beiden gängigsten Verfahren zur Herstellung von Metallpulvern sind die Gasverdüsung und Zerstäubung durch Plasma.

Zerstäubung durch Plasma

Dieses Verfahren wird allgemein für die Herstellung von hochreinen reaktiven Metallen mit hohen Schmelzpunkten, wie die Titanlegierung Ti6Al4V, eingesetzt. Der in Drahtform vorliegende Metall-Rohstoff (Feedstock) wird von oben in den Zerstäuber geleitet und dann mithilfe der Plasmafackel geschmolzen. Beim Absinken verfestigt sich das geschmolzene Metall und bildet sphärische Partikel.

Gasverdüsung

Die Gasverdüsung dürfte das gängigste Verfahren zur Metallpulverherstellung sein. Dabei wird eine flüssige Metallsäule mit Hochdruck durch eine Düse geleitet, um dann durch einen Inertgasstrahl wie Argon oder Stickstoff zum Zerspringen gebracht zu werden. Durch den Inertgasstrahl verfestigt sich das flüssige Metall wieder und die sphärischen Partikel werden am Boden der Kammer aufgefangen.