Wissenswertes zur Additiven Fertigung von Metall- und Kunststoffpulvern

Pulverbasierter 3D-Druck ist eine Technologie der additiven Fertigung, bei der die Wärmequelle – in der Regel ein Laser – zum Sintern oder Verschmelzen atomisierter Pulverpartikel verwendet wird. Wie auch bei anderen additiven Verfahren wird eine Schicht nach der anderen ‎bis zur Fertigstellung des Teils aufgetragen.

Folgende Verfahren stehen in der Additiven Fertigung von Metall- und Kunststoffpulver zur Auswahl:

• Direktes Metall-Lasersintern
• Selektives Laserschmelzen
• Elektronenstralschmelzen
• Selektives Lasersintern
• Multi Jet Fusion

Additive Fertigung von Metall- und Kunststoffpulvern ist eine relativ kostenintensive Technologie, wenn sie nicht ausgelagert wird.Sie wird überwiegend in industriellen und gewerblichen Anwendungen eingesetzt. Sowohl metall- als auch polymerbasierte Verfahren können zusätzlich zu Rapid Prototyping-Anwendungen auch für die Produktion von Serienteilen eingesetzt werden, die für den Endnutzer gedacht sind.

Wie funktioniert die Additive Fertigung für Metall- und Kunststoffpulver?

Wie bei anderen additiven Fertigungsverfahren wird eine 3D-CAD-Datei erstellt und in die Maschine geladen. Dort beginnt der Prozess in der Regel mit dem Aufheizen des Pulverbetts auf eine gleichmäßige Temperatur. Anschließend beginnt die Maschine mit dem Zeichnen der ersten Schicht des Teils oder der Stützstrukturen, sodass die Pulverpartikel miteinander verschmelzen. Dieser Vorgang wird Schicht für Schicht fortgesetzt – bis zur Fertigstellung des Teils.

Pulverbasierter 3D-Druck mit Metall wie DMLS und EBM erfordern Stützstrukturen, um eine Befestigung auf der Bauplattform sicherzustellen. Andernfalls würde es aufgrund der inneren Spannungen während des Schmelzvorgangs zu einem Aufwölben der Teile kommen. Es gibt eine Vielzahl von Methoden, das Material der Stützstrukturen nach Herstellung eines pulverbasierten Metallteils zu entfernen.

Andererseits sind polymerbasierte pulverbasierte Verfahren insofern einzigartig, als das die Teile keine Stützstrukturen benötigen. Selektives Lasersintern funktioniert ähnlich wie das pulverbasierte Verfahren mit Metall. Das Pulver wird in die Maschine geladen und ein Laser dient zum Sintern oder Verschmelzen der Partikel. Multi Jet Fusion (MJF) funktioniert etwas anders: Zunächst wird Schmelzmittel auf das Pulvermaterial aufgetragen, danach fährt ein Heizelement über das Bett und bewirkt ein Zusammenschmelzen des Materials. MJF ist aufgrund seines etwas effizienteren Verfahrens eine gute Option für größere Stückzahlen von Nylonteilen.

Verfügbare Materialen für pulverbasierten 3D-Druck.

Additive Fertigung für Metall- und Kunststoffpulvern unterstützt eine Reihe häufig verwendeter Materialien.

Nachbearbeitung für pulverbasierte 3D-Druck-Teile

Um die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen, erfordern die meisten pulverbasierten 3D-Druck-Teile eine Nachbearbeitung.  Auch überschüssiges Pulver muss vom Teil entfernt werden.Tipp: Achten Sie darauf, dass Sie Teile mit Ablaufkanälen für das Pulver konstruieren. Da pulverbasierte 3D-Druck-Teile langlebig und für Funktionsprüfungen und die Endnutzung geeignet sind, kommen sowohl Gewindebohrungen als auch Gewinde in Betracht.

Pulverbasierte 3D-Druck-Teile aus Metall müssen aufgrund der inneren Spannungen, die durch das Verfahren entstehen, einer Wärmebehandlung unterzogen. Nach einer Wärmebehandlung werden die Stützstrukturen von den Teilen entfernt und eine weitere Nachbearbeitung kann erfolgen. Zur Verbesserung der Oberflächenqualität wie CNC-Bearbeitung und Polieren gibt es je nach Kundenanforderung verschiedene Nachbearbeitungsmöglichkeiten.

Pulverbasierte-Kunststoffteile werden aus dem Bett des ungeschmolzenen Pulvers entnommen und überschüssiges Material mittels Perlstrahlen entfernt – auch dieses Vorgehen führt zu einer gleichmäßigen Oberflächenqualität. Als Teil unserer serienmäßigen Oberflächenausführungen erhalten MJF-Teile eine Schwarzfärbebehandlung – dadurch wird die Oberflächenqualität weiter verbessert. SLS-Teile werden nach dem Perlstrahlen so belassen. Sie eignen sich aber auch gut für eine zusätzliche Färbung, sofern eine farbliche Bearbeitung gewünscht ist.