Druckbarkeitsprüfung für den Metall-3D-Druck
Beim pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen (LPBF, auch SLM genannt) entsteht ein Metallbauteil Schicht für Schicht aus Pulver. Über die meisten Fehler entscheidet die Geometrie, schon bevor die erste Schicht gedruckt ist. Diese Kriterien berücksichtigt die Prüfung, mit den Grenzwerten, die Dokimion verwendet.
Die entscheidenden Grenzwerte
| Was | Hier verwendeter typischer Grenzwert | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| Überhang | Flächen steiler als 45° zur Vertikalen benötigen Stützstrukturen (50° für Ti6Al4V) | Überhänge ohne Stützstruktur sacken ab und verziehen sich; Stützstrukturen werden danach abgetrennt und abgeschliffen |
| Dünne Wand | standardmäßig 0,4 mm, 0,3 mm AlSi10Mg, 0,25 mm Ti6Al4V; konstruieren Sie besser mit etwa 1,5 mm | unter dem Grenzwert bildet sich die Wand möglicherweise nicht aus; 1,5 mm ist unsere Arbeitsannahme für zuverlässige Bauteile |
| Kanal und Stift | 0,5 mm (Ti6Al4V 0,43 mm und 0,32 mm) | kleinere Details setzen sich mit versintertem Pulver zu oder brechen ab |
| Horizontale Bohrung | über 8 mm sind Stützstrukturen oder eine Tropfenform nötig (12 mm für Ti6Al4V) | die Oberseite einer breiten runden Bohrung ist ein Überhang |
| Brücke | bis 2 mm ohne Stützstruktur (Ti6Al4V 1,2 mm) | längere Spannweiten sacken ab |
| Nach unten gerichtete Fläche (Downskin) | rau unter 30° zur Horizontalen (45° für AlSi10Mg) | Stützspuren und Anhaftungen; planen Sie eine spanende Nachbearbeitung ein |
| Entpulverungsöffnung | mindestens 3 mm in einem geschlossenen Hohlraum | eingeschlossenes Pulver lässt sich nicht entfernen und erhöht die Masse |
| Querschnittssprung | eine Änderung um mehr als das 3-Fache zwischen Schichten wird markiert | eine plötzliche Änderung des Wärmeflusses führt zu Verzug (Arbeitsannahme) |
So beheben Sie die häufigsten Probleme
- Drehen Sie das Bauteil. Das Stützvolumen ändert sich zwischen Ausrichtungen oft um ein Mehrfaches. In einer unserer Fallstudien brauchte dasselbe Bauteil je nach Ausrichtung 4,3 bis 32,6 cm³ Stützvolumen.
- Ersetzen Sie runde horizontale Bohrungen über dem Grenzwert durch eine nach oben zeigende Tropfen- oder Rautenform.
- Sehen Sie Entpulverungsöffnungen von mindestens 3 mm in jedem geschlossenen Hohlraum vor, oder öffnen Sie den Hohlraum.
- Verdicken Sie dünne Wände auf den Arbeitswert und sehen Sie an Querschnittsübergängen Verrundungen vor.
- Planen Sie Bearbeitungszugaben ein für Flächen, die glatt sein müssen, besonders für Downskin-Flächen.
Was Dokimion bei Metall prüft
Die Prüfung liest das Netz des Bauteils ein und zeigt Überhangfläche und Stützvolumen je Bereich, hängende Punkte und Kanten, dünne Wände, kleine Kanäle, horizontale Bohrungen, eingeschlossenes Pulver, Querschnittssprünge und Kompaktheit, für AlSi10Mg, Ti6Al4V, 316L, 17-4PH, IN718, IN625, CuCrZr und CoCr. Am Ende erhalten Sie eine Bewertung von A bis E (siehe Kolesar-Score), drei vorgeschlagene Ausrichtungen und eine Kostenschätzung pro Bauteil.
Die obigen Grenzwerte sind typische Werte. Sie hängen von Maschine, Parametern und Pulver ab, stimmen Sie sie daher mit dem Fertiger des Bauteils ab. Im Bericht ist zu jedem Grenzwert die Quelle angegeben, und Annahmen sind als solche gekennzeichnet.
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