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Metallpulver

So entstehen Pulver für SLM-Verfahren

| Autor/ Redakteur: Horst Hill und Andreas Mohr / Simone Käfer

Der Bauprozess in einer Maschine für das selektive Laserschmelzen (SLM) sieht einfach aus. Doch bereits im Werkstoff steckt viel Know-how und Arbeit.

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Für die Pulverbettverfahren der Additiven Fertigung müssen spezielle Werkstoffe hergestellt werden.
Für die Pulverbettverfahren der Additiven Fertigung müssen spezielle Werkstoffe hergestellt werden.
(Bild: ©Maksim Shebeko - stock.adobe.com)

Mehr Designfreiheit und kürzere Prozessketten sind die Hauptgründe für Kunden, ein Stahlbauteil per Additiver Fertigung herzustellen. Grundlage für Pulverbettverfahren sind gasverdüste Metallpulver. Die Deutschen Edelstahlwerke (DEW) stellen seit vielen Jahren Pulver zum Auftragschweißen her und nutzen ihr Know-how in diesem Bereich nun, um Werkstoffe für das metallische selektive Laserschmelzen herzustellen, das auch auf einem Schweißprozess beruht.

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Verdüsen und sieben – so entsteht Metallpulver

Zur Pulverherstellung werden die Rohstoffe und Einsatzmaterialien zunächst in einem Induktionsofen verflüssigt und anschließend einer Gasverdüsungsanlage zugeführt. Nun beginnt der eigentliche Verdüsungsprozess. In einem geschlossenen Behälter wird ein Gießstrahl mithilfe eines Inert­gases unter hohem Druck zerstäubt. Die so entstehenden Partikel werden sphärisch eingeformt. Nur so ist ein ausgezeichnetes Fließverhalten gewährleistet, das für die spätere Weiterverarbeitung wichtig ist. Schließlich verbessert die sphärische Form die Dosierbarkeit des Pulvers.

Das Abscheiden des Pulvers erfolgt ebenfalls unter Inertgas, wodurch das Pulver ohne schädliche Oberflächenoxidation abkühlt. Außerdem bleibt der Gesamt­sauer­stoffgehalt im Pulver auf diese Weise niedrig. Das Rohpulver wird im Anschluss gesiebt, um Überkorn (zu grobe Partikel) und Unterkorn (zu kleine Partikel) auszusortieren. Diese Unterscheidung geschieht auf Mikrometerebene; mit bloßem Auge sind die Korngrößen nicht zu unterscheiden. Die typische Partikelgröße für die Additive Fertigung liegt bei 10 bis 63 µm. Nachdem das nutzbare Pulver in den Mischer gelangt ist, wird es in Flaschen abgefüllt.

Nicht jeder Werkstoff eignet sich für die Additive Fertigung

Bauteile werden immer komplexer, Maschinen für die Additive Fertigung leistungsfähiger und für größere Bauteile ausgelegt. Damit steigen auch die Anforderungen an Metallpulver.

Werkstoffe auf Eisenbasis können allgemein in die austenitischen, aushärtbaren und martensitischen Güten unterteilt werden. Austenitische Güten zum Beispiel weisen in der Regel eine hohe Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit auf. Sollten Anwendungen gefragt sein, bei denen eine überdurchschnittliche Korrosions­beständigkeit vonnöten ist, bieten sich Pulver auf Nickelbasis an. Hierunter fallen Werkstoffe, die hohe Temperaturen aushalten und eine gute Beständigkeit gegen mineralische Säuren wie Salpeter-, Phosphor-, Schwefel- oder Salzsäure aufweisen. Eine gute Beständigkeit gegen Heißgaskorrosion sowie eine hohe Zeitstandfestigkeit oberhalb von 600 °C sind ebenfalls gegeben.

Kobalt für Anwendungen mit Hochtemperatur

Werkstoffe auf Kobalt-Basis wiederum sind besonders für Hoch­temperaturanwendungen und für Produkte der Medizintechnik geeignet.

Auf Kobalt basierende Stoffe weisen im wärmebehandelten Zustand einen exzellenten Widerstand gegen Thermoshock auf sind beständig gegen oxidierende sowie reduzierende Atmosphären.

Vorsicht vor schlechtem Recyclingmaterial

Nicht zuletzt spielt auch das Thema Recycling eine wichtige Rolle, da die Metallpulver ohne Überarbeitung nicht beliebig oft verwendet werden sollten. Zusammengeschweißte Pulverkörner oder Sauerstoffanreicherungen können die Verarbeitbarkeit und das Druckergebnis zusätzlich negativ beeinflussen.

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserem Partnerportal MM Maschinenmarkt veröffentlicht.

* Dr. Horst Hill leitet den Vertrieb Sonderwerkstoffe bei Deutsche Edelstahlwerke in 47807 Krefeld ,Tel. (0 21 51) 36 33 47 49

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