3D-Druck mit CoCr-Pulver
Additive Fertigung mit CoCr-Pulver
CoCr-Legierungen, einschließlich der bekannten Stellite®-Legierungsfamilie, sind für ihre überragende Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen bekannt, was sie ideal für anspruchsvolle technische Anwendungen macht. Als feines Pulver eignen sie sich besonders für die additive Fertigung (additive manufacturing; AM).
Die additive Fertigung von Metallteilen auf der Grundlage von Pulverbetttechnologien wie selektives Laserschmelzen (SLM), Elektronenstrahlschmelzen (EBM) oder Metal Binder Jetting (MBJ) erfordert eine spezielle Spezifikation des für die Prozesse verwendeten Pulvers.
Qualität, Kosten und Umfang der Nachbearbeitung von 3D-Teilen hängen unter anderem von den Pulvereigenschaften ab, z. B. von der Korngröße (Fraktion) und der Fließfähigkeit. Bei jedem der AM-Verfahren wird das Teil durch schichtweisen Aufbau hergestellt, entweder direkt aufgeschmolzen oder mit Hilfe eines Binders und anschließendem Sinterprozess. Die schichtweise Fertigung ermöglicht die Herstellung von Teilen mit anspruchsvollen Geometrien, was mit herkömmlichen Verfahren nicht möglich ist.
Wir stellen CoCrMo- und CoCrW-Pulver für ein breites Spektrum von Anwendungen her. Unsere Standardkorngröße für AM-Anwendungen sind 45/10 µm und 38/10 µm. Dieser Größenbereich ist optimal, um ein Gleichgewicht zwischen der Fließfähigkeit des verschleißfesten Pulvers und der Oberflächengüte der gedruckten Teile zu erreichen. Feinere Körnung bietet eine bessere Oberflächengüte, während eine gröbere Körnung für höhere Druckgeschwindigkeiten bevorzugt werden. Unser Portfolio umfasst Metallpulver auf Kobalt- (Stellite®), Nickel- (Deloro®, Nistelle®) und Eisenbasislegierungen. Die Legierungen in der Tabelle unten, gehören zur Standardauswahl. Maßgeschneiderte chemische Zusammensetzungen und Korngrößenverteilungen sind auf Anfrage erhältlich.
3D Druck Anwendungen von verschleißbeständigen CoCr-Pulvern
Medizintechnik
Eine der wichtigsten Anwendungen von Kobalt-Chrom-Pulver liegt im medizinischen Bereich, insbesondere bei Zahn- und orthopädischen Implantaten. CoCr-Legierungen sind der Industriestandard, wenn es um Kronen und Brücken sowie partielle Zahngerüste oder herausnehmbare Teilprothesen geht. Die Biokompatibilität des Materials macht es für die Implantation beim Menschen sicher, und seine Festigkeit sorgt für Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Implantate. Dentalteile werden in der Regel mit der Technologie des selektiven Laserschmelzens hergestellt. Der 3D-Drucker erhält das Pulver mit optimierter Korngröße. Mit Hilfe eines Lasers werden die Querschnitte Schicht für Schicht selektiv aufgeschmolzen und so das individuelle Teil geformt. Nach der Entfernung des überschüssigen Pulvers erfährt das gedruckte Bauteil eine Wärmebehandlung, um Spannungen abzubauen. Je nach Werkstoff kann dies mehrere Stunden dauern, während es bei Komponenten aus CoCr-Legierungen Lösungen gibt die nur etwa 30 Minuten benötigen (Ref. 1).
Luft- und Raumfahrt und Automobilsektor
Für die Luftfahrt- sowie die Automobilindustrie, wo hochfeste und leichte Bauteile von entscheidender Bedeutung sind, erleben Designer ein neues Umfeld, in dem die traditionelle Regel, dass Komplexität die Herstellungskosten in die Höhe treibt, nicht mehr gilt. In der aufstrebenden Welt der additiven Fertigung gleichen sich die Ziele von Designern und Finanzexperten immer mehr an. So konnten die Ingenieure beispielsweise die Anzahl der Teile in dem Injektor einer Treibstoffdüse eines Düsentriebwerks von 20 auf eines reduzieren, was zu einer Gewichtsreduzierung von 25 Prozent und einer Verkürzung der Montagezeiten führte (Ref. 2). CoCr-Pulver ist von unschätzbarem Wert für die Herstellung von Teilen, die nicht nur hohen Belastungen und Temperaturen standhalten, sondern auch eine hervorragende Verschleißfestigkeit aufweisen.
Industriewerkzeuge und hochverschleißfeste Teile
Die Verschleißfestigkeit von Kobalt-Chrom-Pulver macht es zu einem idealen Werkstoff für industrielle Werkzeuge und Maschinenteile. Die Anpassungsfähigkeit der additiven Fertigung ermöglicht die Herstellung von maßgeschneiderten, verschleißfesten Teilen, Kleinserien oder Ersatzteilen, wodurch die Lebensdauer von Maschinen verlängert wird.
Die Zukunft von verschleißfestem CoCr-Pulver im 3D-Druck
CoCr-Pulver werden als Beschichtungswerkstoff für pulverbasierte Schweißverfahren, wie das Plasma-Pulver-Auftragschweißen oder das Laserpulverauftragschweißen und thermische Spritzverfahren in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, in denen Hochleistungskomponenten erforderlich sind. Dadurch verfügt Deloro über Jahrzehnte lange Erfahrung in der Herstellung und Anwendung von Stellite®-Pulvern. Seine einzigartige Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität und interessanten mechanischen Eigenschaften wie Duktilität und hoher Ermüdungsfestigkeit, macht es ideal für eine breite Palette von Anwendungen. Aufgrund dieser Eigenschaften wird CoCr-Pulver für pulvermetallurgische Verfahren, insbesondere den 3D-Druck, zunehmend an Bedeutung gewinnen. Mit den Fortschritten in der 3D-Drucktechnologie und der Materialwissenschaft wird CoCr-Pulver voraussichtlich leichter zugänglich und vielseitiger werden, was zu innovativen Anwendungen in verschiedenen Bereichen mit hoher Belastung führen wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kobalt-Chrom-Pulver nicht nur ein Material ist, sondern ein Eckpfeiler im Bereich des verschleißfesten 3D-Drucks, der beispiellose Möglichkeiten in verschiedenen Sektoren bietet. Seine Zukunft bei der Herstellung langlebiger Komponenten ist ebenso vielversprechend wie die innovativen Lösungen, zu denen es beiträgt und die eine neue Ära der additiven Fertigung für verschleißfeste Anwendungen einläuten.
Referenzen
1. Hanssen, S. (2023) Metal Additive Manufacturing for digital dentistry: An introduction for dental professionals. In: Metal Additive Manufacturing Vol. 9 No.1 Spring 2023
2. GE Additive, available from: www.ge.com/additive/additive-manufacturing/industries/aviation-aerospace