Linde und 3D Medlab verbessern 3D-Druckverfahren für medizinische Geräte mit neuem Gasgemisch

Das Münchner Chemieunternehmen Linde Group und der Druckspezialist 3D Medlab haben die Ergebnisse eines Tests ihres neuen Prozessgases zur Optimierung des 3D-Drucks medizinischer Komponenten präsentiert.

Die Studie, die zwischen Januar 2020 und März 2021 durchgeführt wurde, untersuchte die Auswirkung des neuen Prozessgases auf die Spritzerbildung und die Prozessstabilität beim Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) Verfahren von Ti64-Gitterstrukturen und deren resultierende Eigenschaften. Die Prozessüberwachung mit optischen Tomographie-Aufnahmen zeigte, dass die Entstehung von Spritzern beim Arbeiten mit Argon-Helium-Gemischen im Vergleich zu Argon allein deutlich reduziert war. Die Forschungsergebnisse haben bestätigt, dass Lindes Argon-Helium-Gasgemisch die Spritzer um 35 % verringert, was das Risiko der Herstellung fehlerhafter Teile erheblich reduziert und die Oberflächenqualität insgesamt verbessert.

“Die Fähigkeit, zuverlässig wiederholbare Produkte zu drucken, ist der Schlüssel zur Verbesserung der Produktqualifikation, die für die medizinische Industrie von entscheidender Bedeutung ist”, erklärte Sophie Dubiez-Le Goff, Expertin für Pulvermetallurgie im Bereich Additive Manufacturing bei Linde. “Darüber hinaus ist die Druckzeit aus kommerzieller Sicht das größte einzelne Kostenelement in der additiven Fertigung, das jedoch bei dünnen Teilen durch die Verwendung der richtigen atmosphärischen Gasmischung beschleunigt werden kann. Lindes neues Argon-Helium-Gemisch wurde entwickelt, um genau das zu erreichen und ist ein großer Schritt nach vorn bei der Herstellung von medizinischen Geräten aus Titan.”

Der Grad der Porosität und die Oberflächenqualität sind grundlegende Faktoren für die Qualität der mechanischen Eigenschaften von hochkomplexen Teilen, indem sie sicherstellen, dass das fertige Produkt so nah wie möglich an der ursprünglichen Designspezifikation liegt und auch, dass weniger Metallpulverteile potenziell in den menschlichen Körper freigesetzt werden können.

Das Inertgas in der Druckkammer ist ein kritisches Element, das sich sowohl auf die Qualität der Teile als auch auf die Gesamtproduktionsgeschwindigkeit auswirken kann, daher zielte die Studie in erster Linie darauf ab, das ideale Gasgemisch zu ermitteln, um beide Ergebnisse zu optimieren. Bei der Verwendung von Argon allein wurde während der Tests beobachtet, dass eine erhebliche Menge an Spritzern – oder geschmolzenen Metallpartikeln, die durch den Laser verursacht werden – gegen benachbarte gedruckte Teile spritzte. Spritzer auf hochkomplexen Teilen sind unerwünscht und führen zu einer schlechteren Qualität. Außerdem führte die Verwendung von reinem Argon zu einem Grad an Porosität, der nach Ansicht der Ingenieure von Linde und 3D Medlab nun deutlich verbessert werden konnte.