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Impact Innovations demonstriert seinen Cold Spray Additive Manufacturing (CSAM) Prozess für Ti-6Al-4V mit N2 als Prozessgas

Besonders attraktiv ist die additive Fertigung mittels der Kaltgastechnologie für die Herstellung von großvolumigen Bauteilen, die aufgrund der Größe für heutige pulverbettbasierte 3D-Druckverfahren eine große Herausforderung darstellen, insbesondere beim Auftragen von sehr reaktiven Materialien wie Ti-6Al-4V.

Ti-6Al-4V galt bisher als einer der anspruchsvollsten und herausforderndsten Werkstoffe zum Verarbeiten mit der Kaltgastechnologie. Die hohe Partikelgeschwindigkeit und die daraus resultierende hohe kinetische Energie, die beim Verarbeiten von Ti-6Al-4V mit dem Kaltgasprozess benötigt wird, führten bis lang zu einer Porosität des Schichtaufbaus von 3 % und höher. Die kürzlich durch die Impact Innovations GmbH entwickelte Prozesskette zur additiven Herstellung von Bauteilen aus Ti-6Al-4V, erzielt nun eine Porosität des Schichtaufbaus von

Im Gegensatz zu anderen additiven Fertigungstechnologien erfolgt die Verbindung bei der Kaltgastechnologie rein durch die hohe kinetische Energie und die daraus resultierende plastische Verformung der Pulverpartikel. Im Gegensatz zu anderen gängigen additiven Technologien wie Laser-, Elektronenstrahl- oder Lichtbogenverfahren werden die Partikel nicht an- oder aufgeschmolzen. Beim Aufbauen von Bauteilen besteht daher keine Notwendigkeit einer speziellen Schutzgasatmosphäre. Die Aufbaurate von Ti-6Al-4V liegt bei ca. 3 kg/h, bei einer Auftragseffizienz von 98 %.

Die Impact Innovations GmbH beschloss, seine neu entwickelte Prozesskette zur additiven Herstellung von Bauteilen aus Ti-6Al-4V an einer Lüfterwelle für Turbojet-Flugzeugtriebwerken zu demonstrieren. Die Lüfterwelle hat einen maximalen Durchmesser von 223 mm und ist 380mm lang. Die additive Herstellung der Lüfterwelle benötigte ca. 2 Stunden. Das Gewicht nach finaler mechanischer Endbearbeitung beträgt 3,2kg.

Als Basis zum Aufbau der Lüfterwelle wurde ein Aluminiumkern verwendet, welcher nach dem Auftragen der Ti-6Al-4V Beschichtung durch chemisches Lösen entfernt wurde. Nach dem Auslösen des Aluminiumkerns wurde das Bauteil speziellen Nachbehandlungsprozessen unterzogen, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften einstellen zu können. Anschließend wurde die Lüfterwelle durch verschieden mechanischen Nachbearbeitungsprozessen wie Drehen, Fräsen und Erodieren auf das finale Design bearbeitet.

Die Ti-6Al-4V Legierung wird typischerweise in Marine- und Verteidigungsanwendungen, zur Herstellung von Luft- und Raumfahrtbauteilen, Gasturbinenkomponenten und biomedizinischen Implantaten und Prothesen verwendet.

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