Farsoons Entwicklung eines H13-Lasersinterprozesses für robuste Werkzeuge

H13 ist ein vielfach verwendeter vielseitiger Werkzeugstahl und bekannt für seine hervorragende Kombination aus hoher Beständigkeit gegen Druck, Wärmeschock und Abrieb. H13 wird aufgrund seiner hohen Zähigkeit und guten Stabilität bei der Wärmebehandlung häufig für mehr Warmarbeitsanwendungen als andere Werkzeugstahlsorten sowie für eine Vielzahl von Kaltarbeitsbedingungen verwendet. H13 deckt ein breites Anwendungsspektrum ab, von Druckguss über Extrusionswerkzeuge bis hin zu hochfesten und polierten Spritzgusswerkzeugkomponenten (bis Klasse A1).

Der hohe Kohlenstoffgehalt von H13 erschwert das Schweißen oder Verarbeiten mit Standard-Metalllasersinterparametern. Der Kohlenstoffgehalt verdampft leicht und kann die Pulveroberfläche während des Schweißprozesses verunreinigen, was zu Problemen wie inneren Fehlern, Porosität und thermischen Rissen führen kann, insbesondere im Bereich der Spannungskonzentration.

Um die Lösung für die Herausforderung zu finden, hat sich das Anwendungsteam von Farsoon mit dem US-Industriepartner Next Chapter Manufacturing zusammengetan, um fortlaufend fortschrittliche Prozessparameter für die Herstellung robuster H13-Werkzeuge mithilfe des Lasersinterprozesses zu entwickeln.

Ein Beispiel aus dieser Zusammenarbeit ist ein Heber zum Kühlen und Trennen der Kunststoffteile vom Kern in der Spritzgussfertigung, der im inneren Hinterschnittbereich mit Druckknöpfen und geschlossener Form eingesetzt wird. Durch Hinzufügen eines 1/16-Zoll-NPT-konformen Wasserkreislaufs zur Geometrie des Hebers (Titelbild) und durch Addition mit einem Farsoon FS271M-System konnte Next Chapter Manufacturing 4 Hebegeräte in nur 8 Tagen liefern. Die Heber können direkt im Werkssystem installiert werden. Das neue konforme Design beschleunigt den Abkühlprozess und beseitigt den Verzug im fertigen Teil. Die optimierten Hebegeräte verbesserten das Produktionsvolumen mit den ursprünglichen Werkseinstellungen, reduzierten die Zykluszeit von 48 Sekunden auf nur 30 Sekunden und erzielten eine jährliche Einsparung von 100.000 USD.

“Wir haben uns für eine Partnerschaft mit Farsoon Technologies entschieden, da das System offen ist. Dies bedeutet, dass wir spezifische Prozesse entwickeln können, mit denen wir H13 und andere Werkzeugstähle effizient drucken können. Es ermöglicht uns, Testkonstruktionen durchzuführen und unseren Prozess zu verfeinern, um die Robustheit und Geschwindigkeit weiter zu verbessern. Die Technologie der Farsoon-Maschine gibt den Designern eine erhebliche zusätzliche Freiheit, die effizientesten Konstruktionen für die additive Fertigung bereitzustellen, die andere Maschinen nicht bieten.”

Derzeit hat das Anwendungsteam von Farsoon eine Vielzahl von Tests durchgeführt, um Verarbeitungsparameter zu entwickeln, darunter Laserleistung, Scanstrategien, interne Spannungsfreisetzung sowie Wärmebehandlung für Teile mit H13. Der optimierte Parametersatz hilft beim Schweißen, die thermischen Risse zu beseitigen und liefert eine hohe relative Dichte von über 99,0%. Die additiv hergestellten H13-Teile zeigten auch hervorragende mechanische Eigenschaften, die mit dem geschmiedeten H13-Material völlig vergleichbar sind, und erreichten eine eingebaute Härte von ungefähr 50 HRC.

Bisher hat Farsoon erfolgreich 16 Prozessparameter für das Metallpulversintern eingeführt und spezielle Materialien wie Wolfram, Tantal, reines Kupfer, Maraging-Stahl 18Ni300 und Legierungen auf Nickelbasis intensiv entwickelt, um eine Vielzahl von leichten, funktionalen und kundenspezifischen Metall-3D-Druckmaterialien bereitzustellen Lösungen für Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Formenbau, Medizintechnik, Dentalindustrie und andere Branchen.