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_Anzeige 24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie ▶ HOCHFESTER, NICHTROSTENDER, AUSTENITISCHER STAHL FÜR DEN 3D-DRUCK Neue Werkstoffe für die additive Fertigung Die Anlagentechnik in der additiven Fertigung entwickelt sich rasant. Dabei erfolgen die meisten Entwicklungen aus Sicht der Fertigungstechnik. Aus dem Blickwinkel der werkstofftechnischen Prozesskette wird die additive Fertigung hingegen nur wenig betrachtet, wodurch Potenziale ungenutzt bleiben. Autor: Dr. Horst Hill und Dr. Andreas Mohr Die Legierung Printdur HSA eignet sich u. a. für Anwendungen im allge - meinen Maschinenbau oder in der Kraftwerks- und Automobilindustrie. Bild: Deutsche Edelstahlwerke Bei der Werk - stoffentwicklung wurde auf das Legierungsele - ment Nickel ver - zichtet, um den Health-and- Safety-Aspekt zu verbessern. In der metallischen additiven Fertigung mittels LPBF-Verfahren (Laser Powder Bed Fusion) ist 316L (1.4404) das am häufigsten eingesetzte Metallpulver. Der Grund hierfür liegt in der sehr guten Verarbeitbarkeit des 316L mittels 3D-Druck und seiner guten Korrosionsbeständigkeit. Jedoch sind die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes dürftig. Somit kann der Werkstoff nur für Bauteile mit einer geringen mechanischen Belastung eingesetzt werden. Werkstoffeigenschaften deutlich verbessert Das Ziel bei den Deutschen Edelstahlwerken war es, einen Werkstoff für das LPBF-Verfahren zu entwickeln, welcher der 316L in Bezug auf die mechanischen und chemischen Eigenschaften übertrifft, jedoch genauso unkompliziert zu verarbeiten ist. Dabei wurde bei der Legierungsentwicklung immer berücksichtigt, dass der Werkstoff per LPBF-Verfahren verarbeitet wird und somit sehr schnellen Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten ausgesetzt ist. Auf Basis von thermodynamischen Berechnungen wurde eine Legierung designt, die die Elemente Kohlenstoff und Stickstoff nutzt, um die mechanischen Eigenschaften im gedruckten Zustand stark zu erhöhen. So besitzt der entwickelte Werkstoff Printdur HSA (High Strength Austenite) eine doppelt so hohe Streckgrenze und Zugfestigkeit wie der normalerweise eingesetzte 316L. Ebenfalls deutlich erhöht ist die Korrosionsbeständigkeit gegen Lochkorrosion. Dabei kann der Printdur HSA mit identischen Druckparametern wie der 316L verarbeitet werden, wodurch der Anwender nur einen Pulverwechsel vollziehen muss, ohne die Parameter dem neuen Pulver anzupassen. Des Weiteren wurde in der Legierungsentwicklung ein Wunsch vieler Anwender berücksichtigt und auf das Legierungselement Nickel verzichtet. Somit ist der Anlagenbediener beim Pulverhandling keiner Nickelbelastung ausgesetzt und der Health-and-saftey-Aspekt wird deutlich verbessert. Legierung bietet hohe Anwendungsvielfalt Insgesamt wurde mit dem Printdur HSA eine Legierung maßgeschneidert für die additive Fertigung entwickelt. Aufgrund ihrer Eigenschaften besitzt diese vielfältige Anwendungsmöglichkeiten im allgemeinen Maschinenbau, bei Lebensmittel- und Chemieanlagen, Pumpenbauteilen oder der Kraftwerks- und Automobilindustrie. Diese Eigenschaften überzeugten ebenfalls die Jury der „Nace Corrosion Virtual Conference & Expo 2021“, sodass der Printdur HSA mit dem „MP Corrosion Innovation of the Year Award 2021“ ausgezeichnet ■ wurde. Bild: Deutsche Edelstahlwerke Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG www.dew-stahl.com www.dew-powder.com 24 additive September 2021
_Anzeige 24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie ▶ WIE MULTI-LASER-SYSTEME DEN INDUSTRIELLEN EINSATZ DER SLM-TECHNOLOGIE VORANTREIBEN Vom Zukunftsprojekt zur realen Produktionstechnologie Verschiedenste Industriebetriebe setzen bereits heute die metallbasierte additive Fertigung in Serie ein, um den Unternehmenserfolg langfristig zu sichern. Treibende Faktoren auf dem Weg zum industriellen Einsatz der SLM-Technologie sind unter anderem die Senkung der Bauteilkosten sowie eine nachvollziehbare, gleichbleibend hohe Qualität. Autor: Ralf Frohwerk, Global Head of Business Development, SLM Solutions Maßgeblich zum Erfolg der metallbasierten additiven Fertigung tragen Multi-Laser-Systeme bei. Durch den Einsatz mehrerer gleichzeitig arbeitender Laser lässt sich die Produktivität bei gleichbleibend hoher Qualität steigern. Wie das funktioniert, zeigt die 12-Laser-Maschine NXG XII 600 von SLM Solutions. Die NXG XII 600 verfügt über 12 Laser mit jeweils 1 kW Leistung und einen quadratischen Bauraum von 600x600x600 mm. Im Vergleich zu einer SLM-Solutions- Maschine in Single-Laser-Konfiguration ist die NXG XII 600 damit zwanzigmal so schnell. Durch technische Innovationen erreicht die Maschine höchste Produktivität und Zuverlässigkeit. Optimal für die Serienproduktion von hohen Stückzahlen oder großen Metallbauteilen ausgelegt, eröffnet die NXG XII 600 zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in der Automobil- und Luftfahrtindustrie und ebnet damit den Weg zur industriellen Serienproduktion. Durch eine solch hohe Anzahl an gleichzeitig arbeitenden Lasern bildet sich auch mehr Kondensat und Ruß. Um solche Ablagerungen, die den SLM-Solutions-Prozess erheblich stören, zu vermeiden, verfügt die NXG XII 600 über eine neue Gasströmung, ein optimiertes Baukammerdesign und die patentierte und bewährte Sinterwandtechnologie von SLM Solutions. Auch die patentierte bidirektionale Beschichtung wurde kompakter gestaltet und für den Gasstrom optimiert. So erreichen die Anwender homogene Bauteil eigenschaften über die gesamte Bauplattform. Machbarkeitsnachweis bei Porsche Die 12-Laser-Maschine NXG XII 600 von SLM Solutions. Ein Unternehmen, das die Produktivität der NXG XII 600 bereits testen konnte, ist Porsche. In einem Proof-of-Concept mit der NXG XII 600 wurde ein komplettes E-Antriebsgehäuse mit einem innovativen AM-Design erfolgreich gefertigt. Das Gehäuse vereint nicht nur sämtliche Vorteile der additiven Fertigung, der Clou: Die Fertigung des Bauteils dauerte ohne die Herstellung von aufwendigen Druckgusswerkzeugen nur 21 Stunden. Zudem werden durch die Fertigung des Bauteils in einem Vorgang zahlreiche Montageschritte ■ eingespart. SLM Solutions Group AG www.slm-solutions.com Bild: SLM Solutions E-Antriebsgehäuse von Porsche, gebaut auf der NXG XII 600. Ablagerungen im Bauraum vermeiden Bild: SLM Solutions additive September 2021 25
