Metallische additiv gefertigte Bauteile: Herausforderungen und Lösungen im Nachbearbeitungsprozess
Metallische, additiv gefertigte (AM) Bauteile sind im Wesentlichen an die Bauplatte "angeschweißt", was bedeutet, dass die Bauteile nicht ohne weiteres entfernt werden können. Selbst nach der Entfernung benötigen sie eine Nachbearbeitung, bevor sie einsatzbereit sind. Im Folgenden werden einige Kostenpunkte und wichtige Verfahren der Nachbearbeitung von AM-Bauteilen beleuchtet, insbesondere das essenzielle Wärmebehandlungsverfahren.
Spannungsabbau
Durch das schichtweise Formen der Teile entstehen durch das Erhitzen und Abkühlen des Metalls interne Spannungen. Diese Spannungen müssen beseitigt werden, bevor das Bauteil von der Bauplatte gelöst werden kann; andernfalls können die Teile sich verziehen oder sogar brechen. Um den Druck auf die Bauteile zu verringern, benötigt man einen ausreichend großen Ofen oder eine entsprechende Anlage (vorzugsweise mit Umweltkontrolle), die groß genug ist, um die gesamte Platte aufzunehmen. Viele Experten empfehlen die Verwendung eines Ofens in einer inerten Umgebung, um die Oxidation auf der Oberfläche der Teile zu minimieren. Andere bevorzugen Vakuumöfen, die allerdings deutlich teurer sind (100.000 US-Dollar gegenüber 10.000 bis 30.000 US-Dollar).
Wärmebehandlungsverfahren für Metall-3D-Druckteile
Durch die Zusammenarbeit mit Kunden und mehreren Universitäten konnte festgestellt werden, dass Vakuumverfahren von Vorteil sind:
- Minimierung von Oberflächenkontaminationen bei hohen Verarbeitungstemperaturen, was zu einer verbesserten mechanischen Reaktion der Komponenten führt.
- Erhöhte Wiederholbarkeit bei mechanischen und Korrosionsbeständigkeitstests verschiedener gedruckter Komponenten.
- Reinigung und Glanz der Oberfläche in einigen Fällen, auch wenn die Atmosphäre kontrolliert, aber nicht vollständig sauerstofffrei ist.
Diese Vorteile sind besonders in der Luft- und Raumfahrt sowie in medizinischen Anwendungen von Bedeutung, wo strenge Vorschriften zur Reduzierung von Oberflächenkontaminationen und zur Maximierung der mechanischen Eigenschaften eingehalten werden müssen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Vakuumwärmebehandlung ein unerlässlicher Schritt in der Nachbearbeitung ist, insbesondere für spezifische Komponenten und Materialien, die mit der SLM-Technologie verarbeitet werden.