Die additive Fertigung trat in den 80er-Jahren auf; doch erst in den 90er-Jahren wurden verschiedene Techniken und Materialien entwickelt, wodurch sie für den industriellen Einsatz zugänglicher und praktischer wurde.
Entdecken Sie die unglaubliche Vielseitigkeit der additiven Fertigung
Die additive Fertigung (AF), auch 3D-Druck genannt, ermöglicht die Herstellung dreidimensionaler Bauteile aus einer digitalen Datei. Die erste Phase der additiven Fertigung besteht darin, mithilfe einer Software ein 3D-Modell des Objekts zu erstellen, das anschließend in feine horizontale Schichten zerlegt wird. In einem zweiten Schritt baut der 3D-Drucker das Objekt durch das Aufeinanderstapeln aufeinanderfolgender Schichten auf. Die verschiedenen Materialschichten können durch Schmelzen, Sintern oder auch durch Polymerisation aufgebracht werden.
Die wichtigsten von der Industrie bei der additiven Fertigung verwendeten Materialien sind Metalle, aber auch Keramiken und Polymere in Form von Pulvern, Bändern oder Drähten kommen vor.
Die Vorteile des Einsatzes der additiven Fertigung für die Produktion von Metallbauteilen
Dank eines heute hohen Reifegrads bietet diese Technologie eine beispiellose Gestaltungsfreiheit und hat zahlreiche Anwendungen in anspruchsvollen Märkten wie der Luftfahrt, der Raumfahrt, dem Medizinbereich, der Automobilindustrie, …
Die Prüfung von Metallpulvern und Endprodukten aus der additiven Fertigung.
Die Bedeutung der Qualitätskontrolle von Metallpulvern in der additiven Fertigung
Die Qualität metallischer Pulver ist ein entscheidender Faktor in der additiven Fertigung. Im Zentrum der Material-Laser-Interaktion müssen die Pulver insbesondere eine chemische Zusammensetzung, eine Morphologie, eine Partikelgrößenverteilung und eine minimale intrapartikuläre Porosität aufweisen.
Um die Qualität der hergestellten Bauteile zu gewährleisten, ist die Kontrolle metallischer Pulver eine zentrale Herausforderung, um die erwartete Leistungsfähigkeit zu erreichen. Die regelmäßig analysierten Parameter sind:
- die chemische Zusammensetzung bestimmt durch ICP-AES, ICP-MS und Elementaranalysatoren (C/S, N/O und H).
- die Partikelgrößenverteilung wird in der Regel mittels Laserbeugungnach der Norm ISO 13320 bestimmt,
- die Fließfähigkeit durch eine Fließzeit charakterisiert; sie kann mithilfe eines kalibrierten Trichters vom Kegeltyp gemessen werden:
- nach Hall gemäß den Normen ISO 4490 und ASTM B 213
- nach Carney gemäß der Norm ASTM B 964 (dieser Kegel ist beispielsweise für Aluminiumpulver von Interesse)
- die Schüttdichte und die Klopfdichte ermöglichen es, durch mechanische Einwirkung die Fähigkeit eines Pulvers zu charakterisieren, sich unter Verdrängung der Luft zwischen den Körnern zu ordnen.
- die wahre Dichte bestimmt durch Pyknometrie gemäß der Norm ISO 12154 oder ASTM B 923.
- die Morphologie beurteilt durch Rasterelektronenmikroskopie (REM-FEG) und Lichtmikroskopie.
- die Mikrostruktur charakterisiert durch eine metallografische Untersuchung.
- die Bewertung der Entfernung von Rückständen aus der additiven Fertigung in Medizinprodukten gemäß ASTM F3335-20
Die Röntgentomographie: führende Analysetechnik zur Prüfung metallischer Bauteile aus additiver Fertigung
Die Röntgentomographie ist eine vom FILAB-Labor eingesetzte Analysetechnik, mit der sich jede Heterogenität, Besonderheit oder Einschlüsse in einem Material oder Endprodukt sehr präzise lokalisieren lassen. Sie ermöglicht außerdem die Überprüfung der Montage und Positionierung komplexer mechanischer Baugruppen.
Diese zerstörungsfreie Technik liefert eine Diagnose, mit der sich Defekte in den drei Dimensionen eines Bauteils sichtbar machen und hochpreisige Bauteile prüfen lassen.
Die Prüfung von Bauteilen aus additiver Fertigung kann auch mit modernsten Werkzeugen wie dem REM FEG-EDX, der XRD oder auch Messungen mittels BET erfolgen.
Abschließend
Das FILAB-Labor bietet seinen Kunden Dienstleistungen zur Charakterisierung von Metallpulvern für die additive Fertigung sowie von Metallbauteilen aus der additiven Fertigung an
Labor für Analysen und Expertise, spezialisiert auf Industrieunternehmen
