In dieser Arbeit geht es um Untersuchungen zur Recyclingfähigkeit von Stahlpulvern aus X1NiCrMoCu25-20-5 und C35 für die additive Fertigung mittels selektivem Laserstrahlschmelzen. Aufgrund hoher Rohstoffkosten für Pulverwerkstoffe ist das Recycling von überschüssigem Pulver von hohem Interesse. Um den Einfluss auf das Pulver und gebaute Teile zu bestimmen, wurden detaillierte Analysen bezüglich Pulvereigenschaften und mechanischer Kennwerten 3D-gedruckter Proben vorgenommen.
Der hochlegierte Pulverwerkstoff aus X1NiCrMoCu25-20-5 zeigt aufgrund seiner hohen Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit keine signifikante Änderung in seinen Eigenschaften durch Recycling. Selbst nach insgesamt zehn Recyclingschritten sind keine negativen Einflüsse auf Pulvereigenschaften und mechanische Kennwerte von Bauteilen erkennbar. Somit kann überschüssiges Pulver mehrfach gesiebt und zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit für den Prozess wiederverwendet werden
Mit dem Stahl C35 wurde erfolgreich ein wasserverdüster Pulverwerkstoff aus Baustahl für die additive Fertigung qualifiziert. Durch die schwache Oxidationsbeständigkeit ist der Werkstoff zwar nicht für das Pulverrecycling geeignet, stellt aufgrund der sehr geringen Herstellungskosten allerdings eine sehr wirtschaftliche Alternative zu teuren, gasverdüsten hochlegierten Stählen dar. Die beobachtete Sauerstoff- und Kohlenstoffreduktion während des Druckprozesses durch die Reaktion zu Kohlenstoffmonoxid und Entweichung in Form von Gasen bietet eine Perspektive zur gezielten Einsetzung dieses Effektes. So können schädliche Anteile an Sauerstoff im Werkstoff durch die Wasserverdüsung während des Druckprozesses minimiert werden. Dadurch ist die Herstellung nahezu dichter Teile mit guten mechanischen Eigenschaften möglich.
Aktualisiert: 2023-03-30
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Ein Beitrag zur Entwicklung des Elektronenstrahlsinterns
Aktualisiert: 2022-12-19
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Die Erzeugung metallischer Pulver und die sich ergebenen Pulvereigenschaften sind besonders mit Blick auf neue Fertigungsverfahren, wie z.B. die metalladditive Fertigung mittels selektivem Laserschmelzen, hohen qualitativen Ansprüchen unterworfen. Um diese hohen Ansprüche an Zirkularität, Partikelgrößenverteilung und Fließfähigkeit erfüllen zu können, muss bei der Pulverproduktion ein hohes Maß an Prozessverständnis und -kontrolle vorhanden sein. Besonders die Einstellung der Partikelform sowie das Auftreten von Satellitenpartikeln stellen eine Herausforderung dar, da diese Eigenschaften einen deutlichen Einfluss auf die Fließfähigkeit und Verarbeitbarkeit von Metallpulvern haben.
Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss der Strömungsbedingungen in Metallzerstäubungsanlagen auf die Eigenschaften der erzeugten Metallpulver untersucht. Hierfür wurden an einer Metallzerstäubungsanlage Pulver mit verschiedenen Strömungsbedingungen erzeugt. Parallel zu den experimentellen Untersuchungen wird mittels CFD-Modellierung die Strömung innerhalb von Sprühkammern betrachtet. Durch eine Verweilzeitbetrachtung der Partikel innerhalb der Rezirkulationszone in der Sprühkammer wird hierbei die Rezirkulationsneigung unterschiedlicher Partikel bei verschiedenen Strömungszuständen analysiert und mit Hilfe der Bodenstein-Zahl als Anlagenkenngröße bewertet. Zudem wird gezeigt, dass die Möglichkeit besteht, das Auftreten von Satellitenpartikeln mittels der Partikelgrößenverteilung zu analysieren und so Änderungen am Sprühprozess bzgl. des Einflusses auf die Satellitenbildung zu bewerten. Damit liefert diese Arbeit Hilfsmittel zur Anlagenauslegung bei der Metallpulvererzeugung mit Sprühverfahren, um die Einstellung von Partikeleigenschaften zu ermöglichen.
Aktualisiert: 2022-09-01
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DIN-Taschenbuch 247 "Pulvermetallurgie" versammelt die wesentlichen nationalen, europäischen und internationalen Normen zu diesem Fachgebiet. Der Inhalt gliedert sich in drei Teile: Metallpulver // Sintermetalle // Hartmetalle. Diese technischen Regeln beinhalten Anforderungen an Metallpulver, die Werkstoffeigenschaften, die Werkstoffbehandlung und -bearbeitung. Zusätzlich sind die Festlegung der hier erforderlichen Prüfverfahren aufgenommen worden.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Der Fokus der vorliegenden Arbeit liegt auf dem Bereich des Pulverwerkstoffes, der Prozessgasatmosphäre und der zielgerichteten Wärmebehandlung des generierten Materials von Aluminium-Silizium-Legierungen. Die charakteristischen Eigenschaften und die jeweilige Qualität des Metallpulvers stehen im Zentrum der Untersuchungen, um gleichbleibende und reproduzierbare mechanische Eigenschaften im aufgebauten Körper zu gewährleisten.
Unter dem Gesichtspunkt der Laser-Strahlschmelzprozesskette wurden im Rahmen der Untersuchung die folgenden Zielsetzungen bearbeitet:
• Untersuchung der Pulverausgangswerkstoffe und der damit verbundenen Qualität – hinsichtlich der Abweichungen in der Reproduzierbarkeit und der Einfluss auf die generierten mechanischen Eigenschaften.
• Untersuchung der Beeinflussung durch die Prozessgasqualität im Bauraum der Laser-Strahlschmelzprozesskammer auf die aufgebaute Materialqualität – hinsichtlich der Abweichungen in Reproduzierbarkeit und der erzeugten mechanischen Eigenschaften.
• Untersuchungen zur Erarbeitung einer optimierten Wärmebehandlung für durch den Laser-Strahlschmelzprozess generiertes Material.
Aktualisiert: 2020-07-07
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DIN-Taschenbuch 247 "Pulvermetallurgie" versammelt die wesentlichen nationalen, europäischen und internationalen Normen zu diesem Fachgebiet. Der Inhalt gliedert sich in drei Teile: Metallpulver // Sintermetalle // Hartmetalle. Diese technischen Regeln beinhalten Anforderungen an Metallpulver, die Werkstoffeigenschaften, die Werkstoffbehandlung und -bearbeitung. Zusätzlich sind die Festlegung der hier erforderlichen Prüfverfahren aufgenommen worden.
Aktualisiert: 2023-04-04
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DIN-Taschenbuch 247 "Pulvermetallurgie" versammelt die wesentlichen nationalen, europäischen und internationalen Normen zu diesem Fachgebiet. Der Inhalt gliedert sich in drei Teile: Metallpulver // Sintermetalle // Hartmetalle. Diese technischen Regeln beinhalten Anforderungen an Metallpulver, die Werkstoffeigenschaften, die Werkstoffbehandlung und -bearbeitung. Zusätzlich sind die Festlegung der hier erforderlichen Prüfverfahren aufgenommen worden.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Der Zwei-Komponenten-Metallpulverspritzguss (2K-MIM) ist eine Fertigungstechnologie, die die Vorteile der pulvermetallurgischen Fertigung mit der Zwei-Komponenten-Kunststoffspritzguss-Technologie verbindet. Sie ermöglicht die Herstellung von Mehrkomponentenbauteilen aus mehreren Metallen mit maßgeschneiderten Eigenschaften und kann so neue Gestaltungsmöglichkeiten für technische Bauteile liefern. Zwei Pulvermaterialien lassen sich jedoch nur dann im 2K-MIM-Prozess verarbeiten, wenn während der gemeinsamen Co-Sinterung eine stoffliche Verbindung an der Grenzfläche gebildet wird und nur geringe Schwindungsunterschiede auftreten. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, welche Maßnahmen zur Verfügung stehen, um das Schwindungsverhalten zweier Pulvermaterialien aufeinander abzustimmen sowie die während der gemeinsamen Co-Sinterung erzeugte Materialverbindung zu unterstützen. Die entwickelten Methoden wurden anhand einer Stahl/Stahl- und einer Titan/Stahl-Verbindung untersucht. Der Einfluss von Art und Höhe der Schwindungsdifferenz, den verwendeten Spritzgussparametern und den Sinterbedingungen auf die Eigenschaften der resultierenden Materialverbunde wurde ermittelt. Das ursprünglich abweichende Schwindungsverhalten konnte durch Variation der Partikelgröße und des Pulverfüllgrads angepasst werden. Dadurch war es möglich, für beide Materialpaarungen verarbeitungsfähige Feedstocks zu definieren, mit denen stoffschlüssige und fehlerfreie Materialverbunde erzielt werden konnten.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Aktualisiert: 2017-06-22
Autor:
Dominik Bauer,
Kirsten Borchers,
Torsten Burkert,
Dean Ciric,
Frank Cooper,
Jürgen Ensthaler,
Heinz Gaub,
Hans J Gittel,
Tobias Grimm,
Martin Hillebrecht,
Burghardt Klöden,
Petra J Kluger,
Detlef Kochan,
Tobias Kolb,
Jörg Lenz,
Lukas Löber,
Erik Marquardt,
Anne K Müller,
Klaus Müller-Lohmeier,
Marco Müller-ter Jung,
Maximilian Munsch,
Frank Schaeflein,
Hartmut Schwandt,
Christian Seidel,
Richard van de Vrie,
Gerd Witt,
Michael Zäh
Das häufigste Verfahren zur Formgebung metallischer Pulver ist das Matrizenpressen. Hierbei wird das Pulver innerhalb einer konturierten Matrize mit einem oder mehreren Stempeln verdichtet. Infolge der Reibung zwischen dem Pulver und der Matrizenwandung sowie zwischen den Pulverpartikeln untereinander entstehen Druckverluste, die zu einer unvollständigen Materialverdichtung führen.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von niederfrequenten Werkzeugschwingungen auf das Verdichtungsverhalten metallischer Pulver untersucht. Die Schwingungen wurden sowohl im Hauptkraftfluss als auch außerhalb des Hauptkraftflusses eingebracht.
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass der Einsatz von Schwingungen zu einer signifikanten Erhöhung der Materialdichte führt. Neben der Änderung der Gesamtdichte wurde der Einfluss von Werkzeugschwingungen auf die Dichteverteilung analysiert. Die Messungen haben ergeben, dass durch Matrizenschwingungen ein weitestgehender Ausgleich der Dichteverteilung erreicht werden kann. Mit der Steigerung der Materialdichte und -homogenität werden physikalische und mechanische Eigenschaften des Sinterwerkstoffs deutlich verbessert.
Aktualisiert: 2019-10-17
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