Die Industrialisierung der Additiven Fertigung von Metallen

Prozessoptimierung und Ertragsverbesserung mit ZEISS Mikroskopen

Kundenbericht

Bis vor kurzem war Additive Manufacturing (AM) nichts weiter als eine praktische Möglichkeit für schnelles Prototyping. Heute erleben wir, wie sich AM zu einer bahnbrechenden Fertigungstechnologie entwickelt. Von medizinischen Implantaten bis hin zu Flugzeugturbinen – die Einsatzmöglichkeiten des industriellen 3D-Drucks von Metallteilen sind ausgesprochen vielseitig. Doch die Branche steckt, trotz aller Erfolge, noch in den Kinderschuhen. Der Prozess lässt sich signifikant über detaillierte Analysen von Materialien und Prozessparametern optimieren.

Mikroskope für die Materialprüfung

Ein wichtiges Thema für die Qualitätssicherung ist beispielsweise die Charakterisierung des Pulvers, da das Pulverbett-Schmelzverfahren die Verwendung von Pulvern mit sehr strengen Spezifikationen in Bezug auf Größe, Form und Materialeigenschaften erfordert. Anwender können mit Licht- und Elektronenmikroskopen die Qualität des eingesetzten Metallpulvers prüfen. Um diese Untersuchungen zu beschleunigen, entwickelte ZEISS unter anderem korrelative Techniken, die „die Lücke zwischen Licht- und Elektronenmikroskopie schließen und Kunden ein besseres Verständnis der Materialeigenschaften ermöglichen“, betont Dr. Robert Zarnetta, verantwortlich für industrielle Anwendungen beim ZEISS Unternehmensbereich Microscopy.

 

Oerlikon setzt auf ZEISS

Die Oerlikon AG bietet Produkte und Dienstleistungen rund um AM – von der Prototypenerstellung über die Entwicklung spezifischer Metallpulver-Legierungen bis hin zur Serienfertigung. Der weltweit tätige Technologiekonzern hat sich zum Ziel gesetzt, die Industrialisierung von AM voranzutreiben. In seinem kürzlich eröffneten Innovations- und Technologiezentrum in München konzentriert sich das Unternehmen auf Forschung und Entwicklung entlang der gesamten AM-Prozessketten – vom Pulver über die Fertigung bis zum Endprodukt.

„In der Materialwissenschaft ist AM so etwas wie die Entdeckung eines neuen Universums. Die Mikroskopie liefert uns die Teleskope, um es zu erforschen.“
Blanka Szost, Head of Oerlikon Additive Manufacturing Competence Centre

Um sicherzustellen, dass alle additiv gefertigten Komponenten die erforderlichen geometrischen und mechanischen Eigenschaften aufweisen, setzt Oerlikon auf Mikroskopie- und Metrologielösungen von ZEISS: den 3D-Scanner ZEISS Comet 6, das Stereomikroskop ZEISS Stemi 508, das Digitalmikroskop ZEISS Smartzoom 5, das Konfokalmikroskop ZEISS Smartproof 5 und das Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop ZEISS MERLIN. Damit kann Oerlikon Materialeigenschaften studieren und die Qualität der Produktion überwachen – angefangen bei metallografischen Untersuchungen der Ausgangsmaterialien, über die Analyse des Druckprozesses, Vermessung der gedruckten Komponenten, Charakterisierung ihrer Oberflächen und inneren Strukturen bis hin zur abschließenden Qualitätskontrolle.

 

Entdecken Sie, wie Oerlikon mit Lösungen von ZEISS seine führende Position in der AM-Entwicklung ausbaut

Was ist eigentlich AM?

Bei der additiven Fertigung aus Metallen startet die Produktion jedes Bauteils mit einem digitalen Modell, dass dann Schicht für Schicht aus Metallpulver aufgebaut wird. Dieses Pulver wird Punkt für Punkt mittels Laser- oder Elektronenstrahl mit der angrenzenden Schicht verschmolzen, bis das endgültige Bauteil fertiggestellt ist. Die so „gedruckten“ Objekte können aus maßgeschneiderten Legierungen in jeder beliebigen Form hergestellt werden. Die Vorteile der Methode liegen auf der Hand: AM erlaubt ein bisher nicht gekanntes Maß an Designfreiheit zur Produktion von Komponenten mit reduziertem Gewicht, höherer Temperaturbeständigkeit und verbesserten mechanischen Leistungswerten – Eigenschaften, die von Industrien wie der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilbau, der Medizintechnik und dem Energiesektor stark nachgefragt werden.

Tags: Lichtmikroskopie

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