Home Forschung & Bildung Studie untersucht Schutzgasse für 3D Druck von Edelstahl

Studie untersucht Schutzgasse für 3D Druck von Edelstahl

So wie beim Schweißen Schutzgas wie Argon und Stickstoff eingesetzt wird, um die Reaktion zu kontrollieren, kann Schutzgas auch für additive Metallverfahren angewendet werden. Eine Studie der Auburn Universität hat genau dies untersucht. Es wurde das Laserpulverbettschmelz-Verfahren dabei eingesetzt um den Unterschied von Argon und Stickstoff als Schutzgas heraus zu finden.

Die Studie namens, “Mechanical Properties of 17-4 PH Stainless Steel Additively Manufactured under Ar and N2 Shielding Gas”, hat die Änderungen der mechanischen Eigenschaften von Edelstahl beschrieben.

“Es wurden große Anstrengungen unternommen, um die mechanischen Eigenschaften von AM-Teilen zu optimieren oder zu verbessern, indem verschiedene Prozessparameter, Scanstrategien und Aufbauorientierungseffekte untersucht werden”, stellen die Forscher fest. „Als weiterer wichtiger Parameter wurde Schutzgas eingeführt, das nicht nur die thermophysikalischen, sondern auch die mechanischen Eigenschaften der gefertigten Teile beeinflusst. Das Schutzgas ist für die Entfernung reaktiver Gase, die das Schmelzbad umgeben, verantwortlich, um nachteilige Auswirkungen der Reaktion mit der Atmosphäre zu verhindern Gase wie Sauerstoff. Bei der Wahl des geeigneten Schutzgases müssen verschiedene Faktoren wie das Basismaterial und chemisch-metallurgische Reaktionen des Gases mit dem Schmelzbad berücksichtigt werden. “

Ist Stickstoff besser als Argon?

Die Studie ist numerisch und hat die Temperatur des Modells, den Temperaturverlauf und die Abkühlrate während des Druckes untersucht, dabei kamen unterschiedliche Ergebnisse für die unterschiedlichen Schutzgase heraus. Um die mechanische Eigenschaft zu bewerten, wurden Zugversuche sowie Mikrohärteprüfungen durchgeführt.

Das Forschungsteam kam zu dem Ergebnis, dass Stickstoff für eine schnellere Abkühlung des Modells sorgt, was mit der Wärmeleitfähigkeit des Gases zu tun hat. Bei Argon ist diese Reaktion nicht so stark, dafür muss man für Argon weniger Energie einsetzen, weil es eine isolierendere Wirkung als Stickstoff hat. Die Bauteile haben unter Stickstoff eine höhere härte, was laut den Wissenschaftlern wegen den feineren Strukturen aufgrund der höheren Abkühlrate ist. Auch die Zugfestigkeit ist mit Stickstoff ein bisschen besser als Argon.

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