Die Grundlage für Metall-3D-Druck-Verfahren bildet ein hochwertiges Metallpulver, dessen Herstellung komplexe Prozessschritte beinhaltet. Die Swiss Steel Group bietet ein breites Spektrum an gasverdüsten Metallpulvern auf Fe-, Ni- und Co-Basis an. Der Text beschreibt den Weg vom Rohstoff zum Pulver. Außerdem ordnet er die unterschiedlichen Metallpulver den Anwendungsbereichen zu.
Inhaltsverzeichnis
1. Herstellung des Metallpulvers
2. Metallpulver auf Eisen-Basis
3. Metallpulver auf Nickel-Basis
4. Metallpulver auf Kobalt-Basis
5. Bainidur AM
Additive Fertigungsverfahren und insbesondere das sogenannte Pulverbettverfahren (Laser Powder Bed Fusion, L-PBF) werden in unterschiedlichsten Industriebereichen eingesetzt. Dazu gehören die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik, die Automobilindustrie und der Maschinenbau. Aufgrund des schichtweisen Produktaufbaus lassen sich Bauteile mit sehr hoher Komplexität erzeugen. Die additive Fertigung mit Pulver ermöglicht hohe Präzision und Detailgenauigkeit, da das Pulver in feinen Schichten aufgetragen wird.
Herstellung des Metallpulvers
Bei dessen Herstellung erschmelzen die Experten der Swiss Steel Group die Rohstoffe und Einsatzmaterialien zunächst in einem Induktionsofen erschmolzen. Anschließend werden sie einer Gasverdüsungsanlage zugeführt. In einem geschlossenen Behälter wird der Schmelzestrahl mithilfe eines Inertgases (Stickstoff) unter hohem Druck zerstäubt. Die so entstehenden Partikel formen sich während der Abkühlung sphärisch ein. Nur so ist ein passendes Fließverhalten gewährleistet, das für die spätere Weiterverarbeitung entscheidend ist. Schließlich verbessert die sphärische Form die Dosierbarkeit des Pulvers.
Bild: Swiss Steel Group
Dieser Teil des Prozesses erfolgt komplett unter Inertgas, wodurch das Pulver ohne schädliche Oberflächenoxidation abkühlt. Das Metallpulver wird anschließend gesiebt und windgesichtet. Das bedeutet, dass das Pulver auf diesem Wege z.B. für die Anwendung in der additiven Fertigung vorbereitet wird. Die zu feinen und zu groben Partikel werden entfernt, so dass die für den 3D-Druck typische Partikelverteilung von 10 – 63 µm erzeugt wird. Mit dem Metallpulver in der benötigten Korngrößenverteilung ist die Grundlage für den eigentlichen 3D-Druck-Prozess geschaffen. Zum Abschluss der Herstellung wird das Pulver homogenisiert und nach Kundenvorgabe verpackt und etikettiert.
Metallpulver auf Eisen-Basis
Metallpulver auf Eisen-Basis für den 3D Druck können in die austenitischen, aushärtbaren und martensitischen Güten unterteilt werden. Die austenitische Güte Printdur 4404 weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie eine gute Oxidationsbeständigkeit auf. Die Güten Printdur 4545 und Printdur 4548 haben die optimale Kombination aus Verschleiß-, Korrosions- und Oxidationseigenschaften. Bei verstärkter Verschleißbeanspruchung sind die Güten Printdur Powderfort, Printdur 2343 und Printdur 2344 eine gute Wahl.
Metallpulver auf Nickel-Basis
Für Anwendungen, die eine starke Korrosionsbeständigkeit erfordern, bietet sich das Metallpulver auf Nickel-Basis an. Printdur Ni625 weist eine gute Beständigkeit gegen mineralische Säuren wie z.B. Salpeter-, Phosphor-, Schwefel- oder Salzsäure auf. Ebenso ist die Korrosionsbeständigkeit gegen Alkalien und organische Säuren gegeben. Des Weiteren besitzt der Werkstoff im lösungsgeglühten Zustand eine gute Beständigkeit gegen Heißgaskorrosion sowie eine hohe Zeitstandfestigkeit oberhalb von 600°C.
Bild: Swiss Steel Group
Metallpulver auf Kobalt-Basis
Das Metallpulver auf Kobalt-Basis (Printdur CoCrF75) kann in zwei unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden: Hochtemperaturanwendungen und Medizintechnik. Printdur CoCrF75 weist einen exzellenten Widerstand gegen Thermoschock auf und ist beständig gegen oxidierende sowie reduzierende Atmosphären bis ca. 1150 °C. Sehr gute Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit zählen ebenfalls zu seinen Eigenschaften.
Bainidur AM
Bainidur AM (= Additive Manufacturing) erweitert das Portfolio der Metallpulver. Es sind derzeit nur wenige niedrig- und mittellegierte Stähle auf dem Markt erhältlich, die mittels der additiven Fertigung verarbeitet werden können. Bainidur AM hingegen erfüllt diesen Bedarf, da er ein schnelles und effizientes Drucken von Erstmustern ermöglicht, die auch die späteren Bauteileigenschaften aufweisen. Wärmebehandlung und thermochemische Oberflächenbehandlungen können mit dem gleichen Werkstoff wie in der Serienfertigung getestet und optimiert werden.
BAM veröffentlicht Referenzdaten für additiv gefertigte Werkstoffe
Selbst Ersatzteile, können durch Additive Manufacturing mit vergleichbaren Eigenschaften wie das Original hergestellt werden. Dies wird durch sein gutes Umwandlungsverhalten in das Bainitgefüge unterstützt. Dadurch ist das Material auch beim 3D-Druck leicht zu handhaben. (eve)
