Anton Paar GmbH
Metallpulver, welche für die additive Fertigung eingesetzt werden, sind aufgrund der notwendigen Partikelform und -größe sehr kostenintensiv. Die Form und Größe sind maßgeblich für das freifließende Verhalten des Pulvers, welches die gewünschten Bauteileigenschaften nach dem Fertigungsverfahren garantiert. Aufgrund der hohen Kosten des Pulvers und der Ressourceneffizienz, besteht das Bestreben dieses wiederzuverwenden. Die Wiederverwendbarkeit des Pulvers ist aber wegen Abnutzungserscheinungen durch den Druckprozess begrenzt. Einerseits kann es während der additiven Fertigung zur Bildung von größeren Partikeln oder feinen Kondensatpartikeln aber auch zu einer Oxidation an der Oberfläche der Partikel kommen. Auch sogenannte „Schweißspritzer“, Überreste des schnellen Schmelzens innerhalb des Pulverbetts verändern die Pulvereigenschaften. Innerhalb dieser Untersuchungsreihe, werden Messmethoden der Pulverrheologie in Bezug auf ihre Anwendbarkeit zur Evaluierung der Wiederverwendbarkeit von Metallpulvern für die additive Fertigung eingesetzt. Ergänzend werden mithilfe von Messungen der Partikelgrößenverteilung und des Zetapotentials die Veränderungen im rheologischen Verhalten der Pulver erklärt.
Die Pulverrheologie bedient sich einer Vielzahl an Untersuchungsmöglichkeiten, welche das Fließverhalten von Pulvern unter unterschiedlichen Umständen beschreiben. Innerhalb dieser Studie werden ein Ti-basiertes und ein Al-basiertes Pulver in jeweils ungebrauchter und bereits für den Druck verwendeten Form untersucht. Messungen der Kompressibilität, des Fluidisierungsverhaltens, des Lufthaltvermögens nach vollständiger Fluidisierung des Pulvers, der Kohäsionsstärke sowie Schermessungen basierend auf der Mohr-Coloumb-Theorie werden durchgeführt.
Vor allem jene Charakterisierungsmöglichkeiten, welche das Pulver im fluidisierten und unbelasteten Zustand untersuchen, erweisen sich als besonders effizient um Unterschiede zwischen ungebrauchten und gebrauchten Pulvern aufzuzeigen. Die Unterschiede in Fließfähigkeit, Lufthaltevermögen und Segregationsverhalten der Pulver sind im Einklang mit den Ergebnissen der Partikelgrößen- und Zetapotentialmessungen.
Abstract
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