Anwendungsbereich und Verfahren des 3D Metalldruckes

Was ist 3D Druck im Allgemeinen?

Unter dem Begriff des 3D Druckes fasst man alle Fertigungsverfahren zusammen, in denen viele Materialschichten übereinander getragen werden und somit am Ende ein dreidimensionales Gebilde entsteht. Typische Stoffe für den 3D Druck sind Metalle, Kunststoffe, Kunstharze oder Keramiken.

3D Drucker wurden nach und nach in der Orthopädie ein wichtiges Hilfsmittel. Heutzutage können zum Beispiel orthopädische Schuheinlagen schnell und dadurch kostengünstig hergestellt werden.

Besonders wichtig sind 3D Drucke auch in der Medizin geworden. Um sich ein klares Bild einer komplexen Erkrankung zu schaffen, können sich Ärzte ein physisches Modell der erkrankten Stelle erstellen lassen, um sich vor einer Operation ein besseres Bild zu verschaffen.

Der 3D Metalldruck

Für den 3D Metalldruck werden verschiedene Verfahren angewandt. Unteranderem das Pulverbettbasierte Verfahren. Das Pulverbettbasierte Verfahren, auch selektives Laserschmelzen genannt, wird mit Aluminium, Titan, Edelstahl und Kobald-Chrom-Legierungen durchgeführt.

Der 3D Drucker verteilt das Metallpulver gleichmäßig auf einer Platte. Nun kommt der Laser zum Einsatz, brennt in die erste Schicht des Metallpulvers die gewünschten Schichtinformationen und verschweißt es mit der Platte. Diese senkt sich um ca. 0,3 Millimeter und der Vorgang wird wiederholt. So entsteht nach und nach das fertige dreidimensionale Objekt.

Bevor das Produkt aus dem Drucker genommen werden kann, muss dieses erst abkühlen. Das überschüssige Pulver wird herausgenommen, aufbereitet und kann im späteren Verlauf für einen neuen 3D Druck verwendet werden. Nun wird das fertiggestellte Produkt von der Platte entfernt und anschließend geschliffen und auf Wunsch poliert.

Bei dem extrusionsbasierten Verfahren wird Metallpulver, meistens Aluminium, mit einem Binder gemischt und beispielsweise mit einer Düse so herausgebracht wie gewünscht. Nun kommt das Objekt in einen Ofen, wo der Binder ausbrennt und das Metall fest wird. Ein großer Vorteil besteht darin, dass das Produkt, bevor es aushärtet, noch nachbearbeitet werden kann. Nach dem Aushärten im Ofen kann dieses eine Dichte von bis zu 99,5 % erreichen.

Als weiteres Verfahren gibt es das Auftragsverfahren. Dieses Verfahren unterteilt sich in zwei verschiedene Bereiche- das Laserauftragsschweißen und den Metallpulverauftrag. Bei dem Laserauftragsschweißen kommt das Materialpulver durch eine Düse und wird sofort mit einem Hochleistunglasers aufgeschmolzen. Durch das sofortige Schmelzen können mehrere Materialien miteinander kombiniert werden. Im Nachhinein müssen die fertigen Objekte zum Beispiel durch Fräsen nachbearbeitet werden, da die Strukturen teilweise nur sehr grob gedruckt werden. Für professionellen 3D Druck ist Rolf Lenk Werkzeug- und Maschinenbau GmbH Ihr Ansprechspartner.

Der Metall-Pulver-Auftrag wird oft auch als MPA-verfahren bezeichnet. Das MPA-Verfahren läuft unter Abwesenheit eines Lasers ab. Ein Materialpulver wird von einer Düse mit einer so hohen Geschwindigkeit ausgebracht, dass sich das Pulver stark verformt. Dabei entsteht Wärme, die dafür ausreicht, um mehrere Materialien miteinander zu verbinden.