Linde präsentiert auf der Formnext 2022 seine neuesten Gasetechnologien

Linde wird auf der diesjährigen Formnext (15.-18. November) eine Reihe von Vorzeige-Gasetechnologien ausstellen, darunter sein maßgeschneidertes Gasgemisch, das speziell für die Optimierung des Drucks in Laser-Pulverbett-Schmelzverfahren entwickelt wurde; bahnbrechende Lösungen für die Gaszerstäubung in der Metallpulverproduktion; sein schlüsselfertiges Angebot zur Beschleunigung des Einsatzes der Speziallegierung Nitinol sowie die Möglichkeit zu vertraulichen Gesprächen über innovative Technologien zur Bekämpfung des Marktes für gefälschte additiv gefertigte Teile.

“Linde ist seit langem ein Vorreiter bei der Entwicklung innovativer Gastechnologien zur Optimierung von Fertigungsprozessen”, sagte Pierre Forêt, Associate Director Additive Manufacturing bei Linde. “In dieser sich schnell entwickelnden Welt der additiven Fertigung freuen wir uns, einige unserer bahnbrechendsten Lösungen auf der Formnext zu präsentieren”.

Schlüsselfertige Lösung für den Nitinol-Druck

Nitinol (NiTi) ist eine Metalllegierung aus 50/50 Nickel und Titan mit einzigartigen Eigenschaften, darunter Superelastizität und “Formgedächtniseffekt”, d. h. es kann seine Form bei Erwärmung ändern und bei Abkühlung in seine ursprüngliche Form zurückkehren. Nitinol wird zunehmend in der Medizin- und Dentalindustrie für orthopädische Implantate, Stents und kieferorthopädische Teile sowie in der Luft- und Raumfahrt für Solarpaneele verwendet. Die Hersteller von Nitinolprodukten stehen jedoch vor großen Herausforderungen, da sie schwer zu bearbeiten sind und das Produktdesign auf einfache Strukturen beschränkt ist. Außerdem führt die herkömmliche Bearbeitung zu übermäßigem Werkzeugverschleiß, hohen Schnittkräften und einer Verschlechterung der Oberfläche. Die additive Fertigung mittels Laserbett-Pulverschmelzung (LBPF) bietet zwar eine größere Designfreiheit und Produktionseffizienz, doch gibt es beim Drucken von Nitinol noch einige Probleme zu lösen.

Die Verdampfung des Nickels während des laseraktivierten Prozesses kann zu einer Verringerung des Nickel-Titan-Verhältnisses führen, wodurch sich die Umwandlungstemperatur erhöht. Außerdem kann die Sauerstoffaufnahme im Inneren des Materials die Umwandlungstemperatur beeinflussen, was sich negativ auf das Formgedächtnis auswirkt und die Gesamtleistung der vorgesehenen Anwendung beeinträchtigt. Auch die Oberflächenoxidation kann ein Problem darstellen, was bedeutet, dass das Teil nach der Produktion erheblich gereinigt werden muss. Um beide Probleme zu vermeiden, ist es wichtig, die Sauerstoffmenge in der Druckkammer zu reduzieren. Um eine strenge Kontrolle des Sauerstoffgehalts zu gewährleisten, haben Linde und 3D Medlab zusammengearbeitet, um die Druckatmosphäre mit Hilfe des Präzisions-Sauerstoffüberwachungssystems ADDvance O2 von Linde und der Prozessgasmischung ADDvance Laser230 zu optimieren.

ADDvance O2 Präzision

Selbst nach der strengsten Reinigung der Druckkammeratmosphäre ist es möglich, dass geringfügige Verunreinigungen vorhanden bleiben. Äußerst geringe Schwankungen des Sauerstoffgehalts können die mechanischen Eigenschaften von sauerstoffempfindlichen Legierungen beeinträchtigen – einschließlich der prozessbedingten Alterung des Metallpulvers. ADDvance O2 precision bietet eine kontinuierliche Analyse der Gasatmosphäre. ADDvance O2 precision erkennt O2-Konzentrationen von nur 10 ppm und leitet einen automatischen Spülprozess ein, um optimale atmosphärische Bedingungen aufrechtzuerhalten.

ADDvance Laser230

Das ADDvance Laser230 Prozessgas ist ein maßgeschneidertes Gasgemisch, das speziell zur Optimierung des Druckergebnisses bei Laser-Pulverbett-Fusionsprozessen (LPBF) entwickelt wurde. Es kombiniert Argon mit Helium und reduziert so Partikelneubildung, Porosität und Pulververlust um bis zu 20 %. Außerdem erhöht es die Lebensdauer des Druckers – und da weniger Filterwechsel erforderlich sind, spart es auch Wartungszeit. Darüber hinaus wird die Rauchbildung verringert und die Zykluszeit verkürzt, was den Druckprozess sicherer macht und die Kosten pro Teil senkt. Es ist legierungsunabhängig und ideal für die additive Fertigung von Gitterstrukturen.

ADDvance Sinter250

ADDvance Sinter250 ist eine gasbetriebene Lösung für das Jetting von Bindemitteln und optimiert Sinteratmosphären zur Vermeidung von Oxidation beim Fused Deposition Modeling (FDM). Linde hat eine Reihe von maßgeschneiderten Gasen entwickelt – von reinem Argon und Wasserstoff bis hin zu speziellen Argon/Wasserstoff-Gasmischungen für eine fortschrittliche Atmosphärensteuerung. ADDvance Sinter250 ist ideal, um die Integrität und Festigkeit von Teilen zu gewährleisten, die aus Edelstahlpulvern gedruckt werden.

Heiße Gase

Bei der Herstellung von Metallpulvern müssen große Gasmengen mit hohem Druck durch eine Düse eingespritzt werden. Durch den Einsatz eines Heizgeräts, das die Temperatur des Gases auf mehrere hundert Grad erhöht, kann sich das Gas mit höherer Geschwindigkeit durch die Düse bewegen, so dass feinere Pulver erzeugt werden können oder der Gasverbrauch gesenkt werden kann. Der Gasheizer kann nachgerüstet werden, und Linde bietet eine schlüsselfertige Lösung einschließlich Heizer, Bedienfeld und Gasversorgung an.

Zerstäubungsprüfstand

Das Prüfstandslabor – das im März 2023 betriebsbereit sein wird – wird die Prüfung von Gasparametern im industriellen Maßstab ermöglichen, um das Verständnis des Gasverhaltens beim Einsatz in einem typischen Metallpulverzerstäuber zu verbessern. Da innovative additive Fertigungstechnologien erhebliche Fortschritte bei dem Verfahren selbst gemacht haben, ist die Nachfrage nach neuartigen Metallpulvern erheblich gestiegen.

Standard-Metallpulverzerstäuber sind zwar sehr groß und erfordern Investitionen in Höhe von mehreren Millionen Dollar, eignen sich aber nicht für die Beobachtung und Analyse des Gasverhaltens bei der Anpassung der Parameter.

Das neue Labor von Linde ist nicht nur eine viel kleinere Version (1,60 Meter hoch) eines typischen Zerstäubers, sondern verfügt auch über speziell angepasste Fenster, Beleuchtung, Hochgeschwindigkeitskameras und Schlierenbilder[1], die eine Überwachung und Datenerfassung jeder Änderung der Gasparameter ermöglichen. Das System beruht nicht auf der Einführung von geschmolzenem Metall, sondern nutzt Daten aus dem simulierten Prozess, um das Gasverhalten unter bestimmten Bedingungen zu ermitteln. Zu den verschiedenen zu prüfenden Parametern gehören Gasart, Gasvolumen, Druck und Temperatur, wobei der Miniaturzerstäuber innerhalb von Minuten auf die Analyse hunderter Kombinationen umschalten kann.

Das Labor wird Linde in die Lage versetzen, neue Technologien zur Verbesserung des Zerstäubungsprozesses zu entwickeln – insbesondere zur Erhöhung der Ausbeute und der Prozessstabilität. Linde wird auch mit Pulverherstellern und OEMs zusammenarbeiten, um ihnen zu helfen, das Verhalten bestimmter Gase auf dem Prüfstand zu testen, so dass sie die Ergebnisse anschließend auf ihre großen Zerstäuber übertragen können.

Lösungen zur Bekämpfung gefälschter additiv gefertigter Teile

In den oft riesigen und komplexen globalen Lieferketten der verarbeitenden Industrie können gefälschte und minderwertige Teile in diese Kette gelangen, was zu einer schlechten Leistung der Teile – oder im schlimmsten Fall zu katastrophalen Ausfällen – führt. Linde lädt Besucher der Formnext zu vertraulichen Gesprächen darüber ein, wie Linde helfen kann, gefälschte Teile zu identifizieren und die Zuverlässigkeit der Teile zu gewährleisten.

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