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Braucht AM neue Werkstoffe?

Werkstoffauswahl im METAL ADDITIVE MANUFACTURING
Braucht AM neue Werkstoffe?

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Es wird häufig behauptet, dass generativ hergestellte Werkstücke die identischen Werkstoffeigenschaften besitzen wie konventionell gefertigte. „Doch das muss nicht unbedingt richtig sein“, sagt Ralph Mayer, Sales & Business Manager AM bei der Renishaw GmbH. „Die Eigenschaften des 3D-gedruckten Bauteils liegen in der Hand von Maschinen und ihrer Nutzer“. Autor: Risshu Bergmann, Renishaw

Additive Fertigungsverfahren überzeugen mit zahlreichen Vorteilen. Nachdem sich Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus Kunststoffen bereits seit vielen Jahren etabliert haben, rückt nun das Fertigen aus Metallen bzw. aus Metallpulver stärker in den Fokus. Additiv gefertigte Metallbauteile bestechen unter anderem durch ihr topologisch oder bionisch optimiertes Design. Das begründet die wesentlichen Vorteile des additiven Verfahrens gegenüber der subtraktiven, zerspanenden Fertigung. Dies gelingt inzwischen prozesssicher mit einer Vielzahl an Metallen und Legierungen, zum Beispiel mit Titan, Stahl-, Nickel- und Leichtmetalllegierungen. Doch wie sehen ihre Werkstoffeigenschaften im Vergleich zu konventionell hergestellten Halbzeugen aus?

Bei klassischen Verfahren erhält der Werkstoff seine Eigenschaften durch das Erschmelzen in einem großen Tiegel, langsames Abkühlen. Beim Additive Manufacturing hat man dagegen einen sehr schnellen Abkühlprozess in einem kleinen Schmelzbad. Das sind physikalisch sehr verschiedene Randbedingungen.

Werkstoff für den Prozess optimiert

Anhand des Beispiels Werkzeugstahl kann gezeigt werden, dass die Eigenschaften des Halbzeugs oder Bauteils von den Maschinen und deren Nutzer beeinflusst werden. Zudem hat die Auswahl des Pulvers und seiner Zusammensetzung einen Einfluss auf die Eigenschaften. Hier stellt Mayer den Zusammenhang zwischen Werkstoff und dem additiven Fertigungsprozess her und erklärt, warum die chemische Werkstoffzusammensetzung für den Laserschmelzprozess optimiert werden muss. Somit müssen die Werkstoffeigenschaften mittels einem AM-konformen Werkstoffdesign erzielt werden und nicht durch einfache Übernahme der Werkstoffchemie.

Hinzu kommt, dass die allermeisten 3D-gedruckten Metallbauteile vor ihrem Einsatz auf einer CNC-Bearbeitungsmaschine weiterbearbeitet oder anderen Nachbearbeitungsprozessen unterzogen werden müssen, ehe sie ihren Einsatzort finden. Daher muss genau geprüft werden, welche Bauteile für AM geeignet sind und welche Kostenvorteile sich ergeben, einschließlich der Nachbearbeitung.

Bei Renishaw wird daher der vollständige Prozess der additiven Fertigung für Metallbauteile im Renishaw Solutions Center, Nähe Stuttgart, abgebildet. Von der Beratung über die Konstruktion und Werkstoffqualifizierung bis hin zur Maschine und Nachbearbeitung umfasst das Angebot des Solutions Center alle erforderlichen Schritte für eine erfolgreiche und tragfähige Integration in die Fertigung.

Renishaw GmbH

www.renishaw.de


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