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Jun 04, 2023

Risiko reduzieren: die metallurgischen Überlegungen des 3D-Drucks

Aus Rohstoffsicht war die Herstellung früher viel einfacher. Wenn Sie beispielsweise in einem Lohnfertiger oder einer Fertigungsfirma arbeiteten, schickten Ihnen die Kunden einen Ausdruck und teilten Ihnen mit, wie viele Teile sie haben

Aus Rohstoffsicht war die Herstellung früher viel einfacher. Wenn Sie beispielsweise in einem Lohnfertiger oder einer Fertigungsfirma arbeiteten, schickten Ihnen die Kunden einen Ausdruck und teilten Ihnen mit, wie viele Teile sie wollten, wie schnell sie sie brauchten (normalerweise nächste Woche) und, wenn Sie Glück hatten, einen Richtpreis.

Dort würde im Titelblock 316 SS oder 6061-T6 aufgeführt sein, wobei genau angegeben ist, aus welchem ​​Metall die Schrauben, Halterungen oder Gehäuse bestehen sollten. Sie würden das örtliche Stahlunternehmen anrufen, einen Preis einholen, herausfinden, was die Herstellung der Teile kosten wird, und Ihr Angebot absenden. Einfach.

Als es an der Zeit war, das Teil herzustellen, gab es keine Bedenken hinsichtlich der Zugfestigkeit und der Kornstruktur. Welches Metall auch immer in die Werkzeugmaschine gelangte, kam einige Minuten oder Stunden später wieder zum Vorschein, in anderer Form, aber aus metallurgischer Sicht im Wesentlichen unversehrt. Sie durften nicht zu schnell zuführen oder zu stark biegen, und solange Sie eine Kopie der Materialzertifikate des Lieferanten aufbewahrten, war jeder Produktausfall aufgrund von Porosität oder Spannungsrissen in fünf Jahren das Problem des Stahlwerks und nicht Ihres.

Nicht länger. Während sich die 3D-Druckindustrie von einer Branche, die nur auf Prototypen spezialisiert ist, zu einer Branche wandelt, die sich auf die Produktion von Endprodukten und oft geschäftskritischen Teilen konzentriert, werden ihre Anwender für weit mehr als nur die Genauigkeit eines Produkts verantwortlich gemacht. Sie sind auch zunehmend für die strukturelle Integrität verantwortlich.

Denken Sie darüber nach: Im Gegensatz zu den meisten CNC-Werkzeugmaschinen, bei denen das „Auf die Kohlen schütten“, um den Durchsatz zu erhöhen, dazu führen kann, dass der Schaftfräser kaputt geht oder ein Teil durch die Werkstatt schwebt, wodurch die Druckgeschwindigkeit auf einer Additivmaschine mit Metallpulverbett erhöht wird wird mit ziemlicher Sicherheit zu Porosität, Delaminierung oder Eigenspannung führen. Wenn Sie Glück haben, führen diese Fehlerarten zu nichts anderem als einem Ausschuss des Werkstücks, sie können aber auch Jahre später zu einem kritischen Fehler führen.

Was dann?

Versteh mich nicht falsch. Ich klopfe mir nicht auf die Schulter, weil ich dieses potenzielle Problem erkannt habe. Ich bin mir sicher, dass sich Medizin-, Industrie- und insbesondere Luft- und Raumfahrtingenieure auf der ganzen Welt täglich mit diesem Problem auseinandersetzen. Daher liegt der strikte Schwerpunkt auf einer strengen Prozesssteuerung, einschließlich robuster Build-Software, Inline-Messtechnik und strengen Materialhandhabungsverfahren. Dies ist auch der Grund, warum CT-Scans von flugkritischen Additivteilen heute Routine sind, da die Identifizierung interner Defekte nur durch zerstörungsfreie Tests möglich ist.

Ähnliche Argumente können für Polymerteile vorgebracht werden, obwohl die Risiken wahrscheinlich weniger hoch sind als bei Metallteilen. Was auch immer der Fall ist, die Botschaft sollte klar sein: Wenn Sie oder der Inhaber Ihres Geschäfts darüber nachdenken, in 3D-Druck für die Prototypenerstellung, den Werkzeugbau oder eine risikoarme Kleinserienproduktion zu investieren, dann sollten Sie es tun. Dafür ist immer noch ein erheblicher Lernaufwand erforderlich, aber Lernen ist immer eine gute Sache (zumindest hat das Mama gesagt).

Wenn Sie jedoch davon träumen, der nächste Zulieferer von 3D-gedruckten Teilen für Boeing, Halliburton oder Johnson & Johnson zu werden, sollten Sie vorsichtig sein. Es stehen Leben auf dem Spiel.