Hochwertiger industrieller 3D-Metalldruck mittels DMLS und Binder Jetting
STEP丨STP丨SLDPRT丨STL丨IPT丨3MF丨3DXML丨PRT丨SAT
Der 3D-Metalldruck, ein additives Fertigungsverfahren, erzeugt Teile durch
Das Verschmelzen von Metallpartikeln Schicht für Schicht zur Bildung eines Metallbauteils.
wird häufig als Alternative zur CNC-Bearbeitung oder zum Metallguss gewählt.
weil es Teile herstellen kann, die die Festigkeit und Haltbarkeit von
Metall und nutzt gleichzeitig die Designflexibilität des 3D-Drucks.
Mit diesem Verfahren lassen sich komplexe Designs wie Gitterstrukturen herstellen.
und topologiegenerierte Strukturen – die beide unmöglich zu erstellen sind
durch traditionelle CNC-Bearbeitung.
Der 3D-Metalldruck bietet Vorteile, da er die Herstellung von hochleistungsfähigen, komplexen Metallteilen ermöglicht, die sich für vielfältige Anwendungsbereiche eignen. Die so gefertigten Teile sind isotrop, d. h. sie weisen eine gleichmäßige, multidirektionale Festigkeit auf und zeichnen sich durch die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von Metallen wie Aluminium, Edelstahl, Titan, Inconel, Werkzeugstahl und Edelstahl-Bronze-Verbundwerkstoffen aus. Der 3D-Metalldruck kann auch zur Integration mehrerer Komponenten in ein einziges Bauteil genutzt werden. Dies führt in der Regel zu einer stabileren Struktur, da potenzielle Schwachstellen durch Gewinde und Einsätze reduziert werden. Beim 3D-Metalldruck werden die CAD-Dateidaten direkt an den Drucker gesendet, wodurch die Teilefertigung im Vergleich zu gefrästen Metallteilen in der Regel kostengünstiger und schneller ist. Gefräste Metallteile verursachen zusätzliche Kosten wie Werkzeugeinrichtung und längere Bearbeitungszeiten. Die meisten 3D-gedruckten Metallteile können in weniger als einer Woche fertiggestellt werden.
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Die 3D-Metalldruckdienstleistungen von EPTAHUB umfassen das direkte Metall-Lasersintern (DMLS) und das Metall-Binder-Jetting. Diese Verfahren eignen sich hervorragend zur Herstellung von Metallprototypen, Werkzeugen und Serienteilen auf Anfrage. Da jedoch bei jedem 3D-Metalldruckverfahren unterschiedliche Metalle und Schmelzmethoden zum Einsatz kommen, variieren die Bauteile hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, Preise und Lieferzeiten.
DMLS, auch selektives Laserschmelzen (SLM) genannt, nutzt einen Laser, um feines Metallpulver abschnittsweise von unten nach oben zu verschmelzen. DMLS ist vorteilhaft, da es die Herstellung vollständig dichter Bauteile für Anwendungen im Bereich des Flüssigkeitstransports ermöglicht. Es eignet sich für Werkstoffe wie Aluminium (AlSi10Mg), Edelstahl, Maraging-Stahl, Werkzeugstahl, Kobalt-Chrom und Inconel. Obwohl DMLS teurer als Binder Jetting ist, bietet es überlegene mechanische Eigenschaften für hochpräzise Anwendungen.
Das Metall-Binder-Jetting ist ein mehrstufiges Verfahren, bei dem zunächst selektiv Schicht für Schicht ein Bindemittel auf ein Metallpulverbett aufgetragen wird, um das Metallpulver in einer dreidimensionalen Form zu fixieren. Die so entstandene Form härtet aus und wird anschließend zum Sintern oder Infiltrieren mit Bronze in einen Ofen gegeben. Binder-Jetting-Teile mit überhängenden Konturen werden durch loses Pulver um diese Konturen herum gestützt, wodurch in der Regel eine Nachbearbeitung entfällt.
Binder Jetting ist eine beliebte Methode für den 3D-Metalldruck, da die Teile kostengünstig und schnell gefertigt werden können, was eine kosteneffiziente Massenproduktion ermöglicht. Metallteile aus Binder Jetting eignen sich hervorragend für Funktionsprototypen oder Endprodukte mit einer Dichte von ca. 951 TP3T oder höher. Auch Künstler und Hobbybastler nutzen das Binder-Jetting-Verfahren häufig, da es die Herstellung komplexer Strukturen zu einem Bruchteil der Kosten von DMLS oder spanender Bearbeitung ermöglicht.
Im Gegensatz zu DMLS-Bauteilen neigen Binder-Jetting-Teile zum Schrumpfen. Daher sollten Ingenieure bei der Bauteilkonstruktion die Prinzipien der fertigungsgerechten Konstruktion (DFM) berücksichtigen. Dies kann eine Skalierung der CAD-Modellgröße um den Faktor 1–2% und eine Vergrößerung der Bohrungen erfordern.
Der 3D-Metalldruck kann für die schnelle industrielle Werkzeugherstellung eingesetzt werden, wobei 3D-gedruckte Metallteile für Komponenten mit komplexen Krümmungen und kleine, dünnwandige Teile wie konturgenaue Vorrichtungen und Lehren, Stempel, Matrizen und Schneideinsätze verwendet werden können.
In anderen Branchen wie Konsumgüter, Robotik, Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung kann der 3D-Metalldruck zur Herstellung integrierter Befestigungselemente, Endeffektoren und Metallgitterstrukturen eingesetzt werden. Da 3D-gedruckte Metallteile eine außergewöhnliche Haltbarkeit und Festigkeit aufweisen, eignen sie sich für voll funktionsfähige Prototypen in fortgeschrittenen Entwicklungsstadien oder für Endprodukte in den genannten Anwendungsbereichen.
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