Metallbinder-Jet-Lösung (MBJ)
Inhaltsübersicht
Überblick über die Metallbinder-Jet-Lösung
Metallbindemittelstrahlverfahren (MBJ) ist eine revolutionäre 3D-Drucktechnologie, die die Herstellung komplexer Metallteile ermöglicht, indem Metallpulverpartikel Schicht für Schicht miteinander verbunden werden. Dieser innovative Ansatz verändert die Fertigungslandschaft und bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf Designflexibilität, Produktionsgeschwindigkeit und Kosteneffizienz.
Im Gegensatz zu anderen additiven Fertigungsverfahren beruht das Binder Jetting nicht auf dem Schmelzen des Metallpulvers. Stattdessen wird ein flüssiges Bindemittel selektiv auf ein Metallpulverbett aufgebracht und bildet eine Schicht mit der gewünschten Form. Dieser Vorgang wird wiederholt, wobei das Teil Schicht für Schicht aufgebaut wird, bis es vollständig ist. Nach dem Druck wird das Teil einem Nachbearbeitungsschritt unterzogen, z. B. dem Sintern, um das Pulver zu einem festen Metallteil zu verschmelzen.
Hauptmerkmale des Metallbinderstrahlens
- Keine Wärme involviert: Eliminiert thermische Spannungen und Verformungen, die bei anderen 3D-Druckverfahren üblich sind.
- Hohe Geschwindigkeit: Schnellere Produktionszeiten im Vergleich zu traditionellen Methoden.
- Kostengünstig: Weniger Materialabfall und Energieverbrauch.
- Flexibilität bei der Gestaltung: Herstellung komplexer Geometrien, die mit herkömmlichen Techniken schwierig oder unmöglich sind.
Arten und Eigenschaften von Metallpulvern für das Bindemittelstrahlverfahren
Metallpulver sind für den Erfolg des Binder-Jetting-Verfahrens von entscheidender Bedeutung. Im Folgenden werden spezifische Metallpulvermodelle, ihre Zusammensetzungen, Eigenschaften und Merkmale erörtert.
Metallpulver | Zusammensetzung | Eigenschaften | Merkmale |
---|---|---|---|
316L-Edelstahl | Eisen, Chrom, Nickel, Molybdän | Hohe Korrosionsbeständigkeit, gute mechanische Eigenschaften | Ideal für medizinische und Lebensmittelanwendungen |
17-4 PH Edelstahl | Eisen, Chrom, Nickel, Kupfer | Hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, wärmebehandelbar | Einsatz in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie |
Inconel 625 | Nickel, Chrom, Molybdän, Niob | Ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit | Geeignet für die Luft- und Raumfahrt und die chemische Industrie |
Inconel 718 | Nickel, Chrom, Eisen, Niobium, Molybdän | Hohe Festigkeit bei erhöhten Temperaturen, gute Korrosionsbeständigkeit | Bevorzugt in der Luft- und Raumfahrt und bei Gasturbinen |
Kobalt-Chrom | Kobalt, Chrom, Molybdän | Hohe Verschleißfestigkeit, Biokompatibilität | Verwendung in medizinischen Implantaten und Zahnersatz |
Aluminium 6061 | Aluminium, Magnesium, Silizium | Leichtes Gewicht, gute mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit | Üblich in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie |
Titan Ti-6Al-4V | Titan, Aluminium, Vanadium | Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität | Weit verbreitet in der Medizin und der Luft- und Raumfahrt |
Kupfer | Reines Kupfer | Ausgezeichnete thermische und elektrische Leitfähigkeit | Wird in der Elektronik und in Wärmetauschern verwendet |
Bronze | Kupfer, Zinn | Gute Verschleißfestigkeit, Bearbeitbarkeit | Häufig für künstlerische und historische Restaurierungen verwendet |
Werkzeugstahl (M2) | Eisen, Wolfram, Molybdän, Chrom | Hohe Härte, Verschleißfestigkeit | Geeignet für Schneidwerkzeuge und Matrizen |
Anwendungen von Metallbinder-Jetting-Lösungen
Das Jetten von Metallbindern bietet vielseitige Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen. Hier sehen Sie, wie es sich auf verschiedene Sektoren auswirkt:
Industrie | Anwendungen | Vorteile |
---|---|---|
Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln, Strukturkomponenten | Leichte, hochfeste Teile, Designflexibilität |
Automobilindustrie | Motorkomponenten, Halterungen, Zahnräder | Geringeres Gewicht, komplexe Geometrien, Rapid Prototyping |
Medizinische | Implantate, chirurgische Instrumente | Biokompatible Materialien, Sonderanfertigungen |
Zahnärztliche | Kronen, Brücken, Zahnersatz | Präzision, Individualisierung, schnelle Produktion |
Konsumgüter | Schmuck, Brillen, Sonderanfertigungen | Gestaltungsfreiheit, Personalisierung, kostengünstige Produktion |
Industriell | Werkzeuge, Vorrichtungen, Gussformen | Langlebige, hochleistungsfähige Teile, kurze Lieferzeiten |
Elektronik | Kühlkörper, Anschlüsse, Gehäuse | Effizientes Wärmemanagement, präzise Konstruktionen |
Energie | Turbinenkomponenten, Wärmetauscher | Hochtemperaturbeständigkeit, Langlebigkeit |
Spezifikationen, Größen, Güteklassen und Normen
Um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, ist es wichtig, die Spezifikationen, Größen, Qualitäten und Normen für Metallpulver und den Binder-Jetting-Prozess zu kennen.
Metallpulver | Größenbereich (µm) | Klasse | Normen |
---|---|---|---|
316L-Edelstahl | 15-45 | ASTM F138 | ASTM, ISO 5832-1 |
17-4 PH Edelstahl | 20-53 | ASTM A564 | ASTM, SAE AMS 5643 |
Inconel 625 | 15-45 | ASTM B443 | ASTM, UNS N06625 |
Inconel 718 | 15-53 | AMS 5662 | ASTM, AMS 5663 |
Kobalt-Chrom | 20-50 | ASTM F75 | ISO 5832-4, ASTM F1537 |
Aluminium 6061 | 20-63 | ASTM B209 | ASTM, SAE AMS 4027 |
Titan Ti-6Al-4V | 15-45 | ASTM F136 | ASTM, ISO 5832-3 |
Kupfer | 15-45 | ASTM B152 | ASTM, UNS C11000 |
Bronze | 20-63 | ASTM B584 | ASTM, UNS C83600 |
Werkzeugstahl (M2) | 15-45 | ASTM A600 | ASTM, UNS T11302 |
Lieferanten und Preisangaben
Die Suche nach dem richtigen Lieferanten und die Kenntnis der Preisdetails sind für die Budgetierung und Projektplanung von entscheidender Bedeutung.
Anbieter | Angebotene Metallpulver | Preisgestaltung (pro kg) | Kontaktinformationen |
---|---|---|---|
Sandvik | Nichtrostende Stähle, Werkzeugstähle, Titanlegierungen | $100 – $250 | www.materials.sandvik/contact |
Höganäs | Rostfreie Stähle, Werkzeugstähle, Bronze | $80 – $200 | www.hoganas.com/contact |
Zimmerer-Zusatzstoff | Nickellegierungen, Titanlegierungen, nichtrostende Stähle | $120 – $300 | www.carpenteradditive.com/contact |
GKN-Zusatzstoff | Rostfreie Stähle, Werkzeugstähle, Kupfer | $90 – $220 | www.gknpm.com/contact |
AP&C (GE-Zusatzstoff) | Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen, Nickellegierungen | $150 – $350 | www.ge.com/additive/contact |
LPW-Technologie | Nichtrostende Stähle, Nickellegierungen, Kobalt-Chrom | $130 – $320 | www.lpwtechnology.com/contact |
TLS Technik | Werkzeugstähle, rostfreie Stähle, Nickellegierungen | $110 – $270 | www.tls-technik.de/contact |
Praxis Pulvertechnologie | Aluminiumlegierungen, rostfreie Stähle, Bronze | $85 – $210 | www.praxispowdertech.com/contact |
Arcam (GE Additive) | Titanlegierungen, Kobalt-Chrom, Nickellegierungen | $140 – $330 | www.arcam.com/contact |
Oerlikon Metco | Nickellegierungen, Titanlegierungen, nichtrostende Stähle | $120 – $310 | www.oerlikon.com/metco/contact |
Pro und Contra im Vergleich: Vorteile und Einschränkungen
Wie jede Technologie hat auch das Metallbindemittel-Jetting seine Vor- und Nachteile. Lassen Sie uns die Vorteile und Einschränkungen vergleichen, um ein ausgewogenes Bild zu erhalten.
Aspekt | Vorteile | Beschränkungen |
---|---|---|
Flexibilität bei der Gestaltung | Komplexe Geometrien lassen sich leicht erstellen | Begrenzt durch die Größe des Pulverbettes |
Produktionsgeschwindigkeit | Schnellere Produktion im Vergleich zu traditionellen Methoden | Kann Nachbearbeitung erfordern |
Materialnutzung | Minimaler Abfall, effiziente Nutzung von Materialien | Begrenzt auf bestimmte Metallpulver |
Kosten-Wirksamkeit | Senkung des Energieverbrauchs und der Materialkosten | Hohe Kosten für die Ersteinrichtung |
Thermische Belastung | Keine thermische Verformung | Erfordert eine sorgfältige Kontrolle von Bindemittel und Pulver |
Oberfläche | Gute Oberflächenbeschaffenheit im Druckzustand | Für einige Anwendungen kann eine zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich sein |
Mechanische Eigenschaften | Vergleichbar mit geschmiedeten Materialien | Der Sinterprozess kann die endgültigen Eigenschaften beeinflussen |
FAQs
Was ist Metallbinderstrahlen?
Metal Binder Jetting ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem ein flüssiges Bindemittel verwendet wird, um Schichten von Metallpulver miteinander zu verbinden und so komplexe Metallteile herzustellen.
Was ist Metallbindemittel-Jetting?
Metallbindemittel-Jetting ist ein 3D-Druckverfahren, bei dem ein flüssiges Bindemittel verwendet wird, um Metallpulverpartikel selektiv Schicht für Schicht zusammenzukleben und so ein 3D-Objekt zu erzeugen. Das Verfahren ähnelt der Funktionsweise eines Tintenstrahldruckers, aber statt Tinte auf Papier wird ein Bindemittel auf Metallpulver verwendet.
Wie funktioniert das?
- Erstellen Sie ein 3D-Modell: Entwerfen Sie Ihr Teil mit CAD-Software.
- Schneiden Sie das Modell: Bereiten Sie das Modell für den Druck vor, indem Sie es in dünne Schichten schneiden.
- Drucken:
- Eine dünne Schicht aus Metallpulver wird auf einer Plattform verteilt.
- Ein Tintenstrahldruckkopf trägt das Bindemittel auf das Pulver auf und verklebt die Partikel entsprechend dem aufgeschnittenen Modell.
- Die Plattform senkt sich, und eine neue Schicht Pulver wird aufgetragen.
- Dieser Vorgang wiederholt sich und baut das Teil Schicht für Schicht auf.
- Nachbearbeitung:
- Das gedruckte Teil ist schwach und benötigt eine Ausbrennphase des Binders, um den temporären Binder zu entfernen.
- Schließlich wird das Teil in einem Ofen bei hohen Temperaturen gesintert, um die Metallpartikel zu verschmelzen und die endgültige Festigkeit und Dichte zu erreichen.
Was sind die Vorteile des Metallbinderstrahlens?
- Schnelleres Drucken: Im Vergleich zu anderen 3D-Metalldruckverfahren wie dem Laser-Pulverbett-Verfahren kann das Binder-Jetting deutlich schneller sein.
- Potenzial für die Massenproduktion: Binder Jetting eignet sich aufgrund seiner Geschwindigkeit und der Möglichkeit, komplexe Geometrien zu drucken, gut für die Großserienproduktion.
- Breitere Materialpalette: Sie kann mit einer Vielzahl von Metallpulvern arbeiten, darunter Edelstahl, Inconel und Titan.
Was sind die Grenzen des Metallbindemittelstrahlens?
- Teilstärke: Durch das Sintern werden die Teile zwar stärker, aber nicht ganz so stark wie die mit anderen additiven Fertigungsverfahren hergestellten Teile.
- Oberflächenbehandlung: Die Oberfläche bindergespritzter Teile kann rauer sein als bei anderen Verfahren. Für eine glattere Oberfläche können Nachbearbeitungstechniken wie die maschinelle Bearbeitung erforderlich sein.
Was sind einige Anwendungen des Metallbinderstrahlens?
- Komponenten für die Luft- und Raumfahrt: Leichte und komplexe Teile für Flugzeuge und Raumfahrzeuge.
- Medizinische Geräte: Kundenspezifische Implantate und chirurgische Instrumente.
- Autoteile: Prototypen und Kleinserienfertigung komplexer Bauteile.
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