KEM Konstruktion 11.2016

WERKSTOFFE
WERKSTOFFE/VERFAHREN
eingesetzt, das für die Darstellung der Bauteilgeometrie erforderlich
ist. Dies erhöht die Energie- und Ressourceneffizienz ganz erheblich.
Von der Kostenseite her rechnet sich das Verfahren umso mehr,
je schwerer zerspanbar die entsprechenden Werkstoffe sind, wie
dies etwa bei Titan, Nickelbasislegierungen wie Inconel 718 oder
sehr harten Werkzeugstählen der Fall ist.
„Der entscheidende Unterschied im Vergleich mit konventionellen
Verfahren zur Herstellung metallischer Bauteile liegt darin, dass unsere
Teile aus vollflächig übereinander geschweißten Schichten bestehen“,
ergänzt Albrecht. Die Schichten entstehen aus feinen Metallpulvern
mit Korngrößen von 20 bis 60 µm. Nach dem Aufbringen,
das mit Hilfe eines Schlittens nebst geeignetem Dosiersystem erfolgt,
wird ein leistungsstarker Laserstrahl in einem vom Computer
definierten Muster über die Pulverschicht geführt. Dabei wird die
Pulverschicht soweit aufgeschmolzen, dass sie vollständig verflüssigt
wird und auch die zwei darunterliegenden Metallschichten mit
angeschmolzen und verschweißt werden.
Nach dem Abkühlen, das aufgrund der geringen Schichtdicke sehr
schnell erfolgt, bestehen die „belichteten“ Bereiche aus metallisch
dichten „Schweißraupen“, die mit dem darunter befindlichen Material
fest verschweißt sind. Diese beiden Arbeitsschritte werden in der
für additive Bauverfahren typischen Arbeitsweise so oft wiederholt,
bis das gewünschte Bauteil komplett vorliegt, wobei die typischen
Schichtdicken 30 bis 50 µm betragen. Die so erzeugten Teile bestehen
daher aus kompaktem Metall, dessen Dichte 99,7 bis 99,9 %
derjenigen von Walz- oder Schmiedematerial erreicht. Auch die wesentlichen
mechanischen Eigenschaften sind vollständig vergleichbar.
Die fertigen Bauteile können mit allen für den jeweiligen Werkstoff
üblichen Verfahren mechanisch bearbeitet, wärmebehandelt
und beschichtet werden und sind somit für zahlreiche Einsatzzwecke
geeignet. Die Abmessungstoleranzen liegen bei ca. ± 0,1 mm.
Bei Dicht- oder Funktionsflächen genügt meist eine zerspanende
Schlichtbearbeitung.
„Die von uns verwendeten Metallpulver haben eine hohe Reinheit,
und wir qualifizieren jede Charge, so dass ihre Zusammensetzung
den jeweiligen Werkstoffnormen und unseren Ansprüchen genau
entspricht“, weiß Skerbis. Dies gewährleiste langfristig in engen
Grenzen reproduzierbare Bauteileigenschaften. Deshalb beschränke
man sich zurzeit auf wenige, dafür aber sorgfältig ausgesuchte
Werkstoffe. Im Stahlbereich sind dies der martensitaushärtbare
Werkzeugstahl 1.2709 sowie der rostfreie 1.4404. Der 1.2709 ist verzugsarm
und weist hohe Werte für Zähigkeit, Streckgrenze und Zugfestigkeit
auf. Darüber hinaus zeichnet er sich noch durch hohe
Warmfestigkeit und Verschleißbeständigkeit aus. Der 1.4404 ist besonders
korrosionsbeständig und wird deshalb bevorzugt in der
chemischen und pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelindustrie
sowie dem Armaturen- und Anlagenbau eingesetzt. Hinzu
kommen noch die Nickelbasis-Legierungen Inconel 625 sowie 718.
Die im Leichtmetallbereich eingesetzten Werkstoffe AlSi10Mg, und
AlSi9Cu3 entsprechen in Zusammensetzung und Eigenschaften häu-
ALUMINIUM 2016
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