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Die besten Materialien im 3D-Metalldruck für die Additive Fertigung

Fast alle 3D-Druckverfahren für Metall basieren auf Metallpulver. Metallpulver ist unabhängig davon, ob es als Rohmaterial oder in einem Filament gebunden ist, der wesentliche Bestandteil, der es Maschinen ermöglicht, Teile additiv zu fertigen. Das bedeutet, dass die Verfügbarkeit von Metall 3D-Druckmaterialien in der Additiven Fertigung fast vollkommen davon abhängig ist, wie einfach das in Pulver vorhandene Material wieder zusammengeschmolzen werden kann. So lässt sich beispielsweise Aluminiumpulver schwieriger zusammenfügen als Stahl, der viel einfacher zu binden ist, und daher wird es viel seltener für den 3D-Druck von Metallen verwendet.


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Wenn Hersteller die am besten für den 3D-Druck nutzbarem Metalle verwenden, erhalten sie den größten Mehrwert im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden. Dies ist häufig auf die Bearbeitbarkeit zurückzuführen. Es gibt Werkstoffe, die nur schwer zu bearbeiten sind, beispielsweise Werkzeugstahl und Titan. Da aber Bearbeitbarkeit nicht gleichbedeutend mit Druckbarkeit ist, können diese Metalle mit einem 3D-Drucker mit minimalem Arbeitsaufwand zu festen, niedrigen Kosten pro Teil hergestellt werden.


Wir gehen nun auf einige der im Markforged Metal X System zur Verfügung stehenden Materialien für den 3D-Metalldruck ein und beleuchten die Vor- und Nachteile dieser Materialien im Herstellungsprozess.


3D-gedruckte Greifer aus 17-4 PH-Edelstahl

Edelstahl


Edelstahl zeichnet sich durch seine hohe Festigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aus. Dieses Material wird in zahlreichen Industriezweigen und Anwendungen wie der Fertigung oder in der Unterstützungstechnologie eingesetzt. Beispiele für Edelstähle im 3D-Druckverfahren sind der extrem korrosionsbeständige 316L und 17-4 PH Edelstahl , der sich für die Wärmebehandlungen eignet.


Werkzeugstähle


Wie der Name schon sagt, werden diese Stahlarten in zahlreichen Werkzeuganwendungen eingesetzt. Alles, was in einer Produktionslinie schneidet, stanzt, formt oder gießt, ist wahrscheinlich aus Werkzeugstahl gefertigt. Werkzeugstähle können aufgrund ihrer hohen Festigkeit und ihrer ausgezeichneten Hitze- und Abriebbeständigkeit diesen extremen Belastungen standhalten. Aufgrund dieser Eigenschaften ist die Bearbeitung von Werkzeugstahl sehr schwierig und teuer. Das macht ihn zum idealen Kandidaten für den 3D-Druck. Beliebte Metallpulver und Filamente sind A2, D2 und H13 Werkzeugstahl.


Titan


Dieses Metall ist sehr fest und unglaublich leicht sowie hitze- und chemikalienbeständig. Normalerweise ist die Bearbeitung von Titan eine große Herausforderung (und bringt hohe Kosten mit sich). Das macht es zu einem interessanten Metall für 3D-Druckverfahren. Das am häufigsten verwendete Titan im 3D-Druck ist Titan 64 (Ti-6Al-4V). Es wird dann verwendet, wenn ein besonders gutes Verhältnis zwischen einem geringen Gewicht und hoher Festigkeit erforderlich ist, z. B. in der Luft- und Raumfahrt.


3D-gedrucktes Inconel 625
3D-gedruckte Inconel 625 Tiegelklemme

Inconel 625


Mit 3D Druckern können nicht nur Teile aus herkömmlichen Metallen wie Edelstahl hergestellt werden, sondern auch Teile aus Superlegierungen, die sich besonders für extreme Umgebungen eignen. Inconel 625 ist eine kräftige, steife und sehr korrosions- und hitzebeständige Superlegierung auf Nickelbasis, die häufig für Turbinen und Raketen verwendet wird. Andere Arten von Inconel, beispielsweise Inconel 718, haben nicht die gleiche Hitzebeständigkeit wie Inconel 625. Die Bearbeitung des Materials ist äußerst kostspielig. Allerdings ist Iconel in Pulverform erhältlich und kann im 3D-Druck zu einem Bruchteil der Kosten verarbeitet werden. So bieten sich viele neue Möglichkeiten für eine kostengünstige Herstellung von Komponenten aus Inconel.

Kupfer


Da Kupfer Wärme und Elektrizität viel besser leitet als andere Metalle, wird es seit langem in der industriellen Fertigung eingesetzt. Als 3D-Druckmaterial wird Kupfer in Wärmesenken und Wärmetauschern, Stromverteilungskomponenten wie Stromschienen, Fertigungsgeräten wie Punktschweißschäfte, Antennen für die RF-Kommunikation und vielem mehr verwendet.


Lesen Sie unseren Leitfaden für Metalldesign

Ein Blick in die Zukunft


Das heutige Angebot an Materialien für den 3D-Metalldruck ist noch relativ klein und konzentriert sich auf hochwertige Materialien, deren Verarbeitung die höchsten Kosteneinsparungen erzielen. Da sich der 3D-Druck in einer ständigen Weiterentwicklung befindet, werden bald mehr und preisgünstigere Filamente und Pulver für den 3D-Druck in der Metallverarbeitung auf den verschiedenen Plattformen für den Metalldruck verfügbar sein. Mit diesen Materialien, die die gleichen Kostenvorteile wie die in diesem Beitrag erwähnten Metalle bieten, werden neue Anwendungsbereiche für den Metalldruck erschlossen und die Akzeptanz in der breiten Masse der Hersteller erhöht.

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