QUALITÄTSKONTROLLE 3D-DRUCK

Bei Kontakt mit ultraviolettem Licht härtet das Polymer sofort aus, die erste Schicht wird aufgebracht, die Plattform wird abgesenkt und die Produktion der zweiten Schicht kann beginnen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis das Teil fertig ist. Die Plattform steigt dann an die Oberfläche und zeigt das Produkt. Das Teil wird dann mit einem Lösungsmittel gespült, um überschüssiges Harz zu entfernen, und in einem Ultraviolettofen gehärtet, um die Polymerisation zu vervollständigen

Beim selektiven Lasersintern (SLS) wird ebenfalls ein Laserstrahl verwendet, diesmal jedoch ein sehr starker Laserstrahl, der die Temperatur des Materials schnell erhöhen kann. Das Prinzip besteht daher darin, zu erhitzen, um die Pulverteilchen an sehr genauen Stellen zusammenzusetzen und sie so zu legieren. Eine neue Schicht wird dann abgeschieden und erneut erhitzt, um mit der vorherigen zu verschmelzen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis das fertige Teil erhalten ist. Das gebräuchlichste Material ist Polyamid (Nylon), es können jedoch auch Glaspulver oder Keramik verwendet werden.

Die oben genannten Verfahren werden hauptsächlich für den Druck von Polymerteilen angepasst und entwickelt. Dennoch hat die additive Metallherstellung in den letzten Jahren an Dynamik gewonnen und zahlreiche technologische Entwicklungen durchlaufen. Diese Fortschritte ermöglichen immer innovativere Herstellungsverfahren und erzeugen eine größere Auswahl an verwendbaren Materialien. Unter den additiven Metallherstellungsverfahren finden wir hauptsächlich:

Direktes Metalllasersintern (DMLS), Teil der 3D-Druckfamilie “Pulverbettfusion”. Dieses Verfahren basiert auf dem gleichen Prinzip wie das SLS-Verfahren, d. H. Das präzise Erhitzen mittels eines Laserstrahls, um Metallpulverteilchen zu sintern oder zu verschmelzen und so das endgültige Teil Schicht für Schicht zu erzeugen.

Direct Laser Additive Construction (DLAC): Technologie zur Abscheidung konzentrierter Energiematerialien. Es besteht darin, Material in Form von Metallpulver oderdraht durch die Druckerdüse zuzuführen und es sofort am Auslass mit einer starken Wärmequelle zu schmelzen: in diesem Fall einem Laserstrahl (es gibt andere Technologien, für die die Erwärmung durch einen Elektronenstrahl erfolgt – EBM – oder Plasma). Dieses Verfahren ermöglicht im Gegensatz zum Pulverbettschmelzverfahren das direkte Drucken von Teilen.

Kaltes Sprühen: Ziel ist es, ein Teil durch Kaltmetallisierung zu beschichten. Die Metallpulverpartikel werden in einem Gas (Stickstoff oder Helium) unter Druck (ca. 50 bar) mit sehr hoher Geschwindig- keit (bis zu 1200 m / s) auf das Substrat gesprüht. Beim Aufprall gewährleistet die Partikelverformung die Qualität der Ablagerung.

Stratoconception ist ein hybrides 3D-Druckverfahren, bei dem das zu produzierende Teil in mehrere Schichten aufgeteilt wird. Jede der Schichten wird durch irgendeine Form des Schneidens (Fräsen, Laserschneiden, Drahtsägen usw.) erzeugt, die dann unter Verwendung von Einsätzen, Brücken oder anderen Verschachtelungselementen positioniert werden, um zusammengesetzt zu werden und so das endgültige Teil wiederherzustellen.

=> Verschiedene andere Technologien wurden von einigen Herstellern direkt entwickelt. Alle diese Entwicklungen unterscheiden die bereits erwähnten Prozesskategorien weiter.
Die meisten Metalle können in der additiven Fertigung verwendet werden. Am weitesten verbreitet sind Aluminium (oft in Form einer Legierung) wegen seiner Leichtigkeit und Stahl wegen seiner mechanischen Eigenschaften. Titan, Kobalt-Chrom, Gallium, Superlegierungen (Inconel-Typ) und Edelmetalle (Gold, Platin und Silber) sind in dieser Industrie ebenfalls weit verbreitet.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Metallpulver teuer sind, so dass der 3D-Druck bei der Herstellung sehr großer Teile nicht verwendet wird.

– Die Fähigkeit, Teile mit komplexen Geometrien herzustellen, ohne die Kosten zu erhöhen. Der Herstellungsprozess, bei dem Schichten hinzugefügt werden, ermöglicht es, präzise Teilegeometrien einfacher als bei der “herkömmlichen” Herstellung zu erzielen, manchmal sogar zu geringeren Kosten, da weniger Material verwendet wird.

– Zum Erstellen eines Produkts sind keine speziellen Werkzeuge erforderlich (im Gegensatz zu den Werkzeugvorrichtungen oder Formen, die bei der Herstellung von Formen verwendet werden). Die Kosten für ein 3D-gedrucktes Teil hängen ausschließlich von der Menge des verwendeten Materials, der zur Herstellung erforderlichen Zeit und den nachfolgenden Verarbeitungsvorgängen ab.

– Die einfache Erstellung kundenspezifischer Teile. Da die Startkosten niedrig sind, kann jede Produktion einfach durch Modifizieren des digitalen 3D-Modells personalisiert werden.

– Rapid Prototyping zu geringen Kosten. Die Schnelligkeit der Teilefertigung beschleunigt den “Konstruktionszyklus” (Konstruktion, Prüfung, Verbesserung, Modifikation usw.) erheblich.

– Die große Auswahl an verwendbaren Materialien. Obwohl die am häufigsten verwendeten Materia- lien Kunststoffe sind, finden Metalle und Verbundwerkstoffe immer mehr industrielle Anwendungen, um immer spezifischeren Anforderungen gerecht zu werden.

Der 3D-Druck in der Fertigung weist jedoch einige Einschränkungen auf :

– Bei den meisten 3D-Druckprozessen sind die physikalischen Eigenschaften der Produkte nicht so gut wie die der verwendeten Materialien.
Das selektive Metallschmelzen durch Laserprozesse (DMLS) führt jedoch in einigen Fällen zu Teilen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften.

– Die additive Fertigung ist durch die Anzahl der Massenprodukte begrenzt. Es kann nicht mit anderen Prozessen für sehr große Produktionsläufe konkurrieren.

– Die Toleranz und Präzision von Teilen sind begrenzt. Sie variieren je nach Druckprozess, aber die Teile erfordern häufig Endbearbeitungsvorgänge, um Eigenschaften, Toleranzen und Oberflächen zu optimieren. 3D-gedruckte Teile sind selten einsatzbereit, wenn sie vom „Drucker“ kommen. Die erforderlichen Endbearbeitungsvorgänge sind normalerweise das Entfernen des Substrats (d. H. Alle gedruckten Strukturen, um das Teil zu verankern und / oder das Ungleichgewicht während des Druckens auszugleichen), Schleifen, Polieren, Lackieren usw.

=> Der 3D-Druck wird daher in vielen Industriebereichen eingesetzt. Es findet Anwendung in vielen Tätigkeitsbereichen wie: Automobilindustrie (Titan-Bremssattel), Luftfahrt (Aufhellung von Bauwerken), Marinefliegerei (Schiffspropeller), Energie (Gasturbinenschaufeln), Medizin (Titanimplantate), Luft- und Raumfahrt (Teleskopaluminiumspiegel, Satellitenantennenunterstützung, Raketentriebwerk-Turbopumpe), Metallkonstruktion (Stahlbrücke), Uhrmacherei, Schmuck- oder Goldschmiedehandwerk usw.

Es ist die additive Metallherstellung, die am häufigsten eine metallografische Untersuchung erfordert.