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Pulverrheometer

Gleichmäßige Fließeigenschaften: Schlüssel für hohe Qualität beim 3D-Druck

| Autor / Redakteur: Jamie Clayton* / Manja Wühr

Metallpulver C zeigte einen deutlich höheren Druckabfall über dem Pulverbett als die anderen Proben: ein Indiz, dass Metallpulver C wesentlich weniger durchlässig ist als Pulver A und B.
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Metallpulver C zeigte einen deutlich höheren Druckabfall über dem Pulverbett als die anderen Proben: ein Indiz, dass Metallpulver C wesentlich weniger durchlässig ist als Pulver A und B. (Bild: Freeman Technology)

Inwieweit additive Fertigung die Industrielandschaft prägen wird, hängt zum einen von der Entwicklung von High-Speed-Präzisionsmaschinen und deren idealen Bestückung ab. Außerdem braucht es die geeigneten Pulver, die den hohen Anforderungen dieser Maschinen gerecht werden. Dabei kommt dem Identifizieren der Pulvereigenschaften eine zentrale Rolle zu.

Die additive Fertigung, auch 3D-Druck genannt, ist eine hocheffiziente Fertigungstechnik in der Formgebung. Sie beinhaltet das „Drucken“ von oft komplizierten Komponenten nach einer engen Spezifikation, indem nach und nach Pulverschichten aufgebaut und anschließend selektiv miteinander verschmolzen werden. Prozesseffizienz und die Qualität der Endprodukte hängen sehr stark von der Performance der eingesetzten Pulver ab, weshalb die Prüfung von prozessrelevanten Parametern unerlässlich ist.

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Bedeutende Aspekte dabei sind die Fließ- und Verdichtungseigenschaften. Von ihnen hängt ab, wie sich die Schichten ausbilden. Schwankungen im Ausgangsmaterial können zu inkonsistenter Schüttdichte, ungleichmäßiger Schichtung, geringer Zugfestigkeit und schlechter Oberflächenbeschaffenheit führen, hervorgerufen durch eine zu hohe Porosität im Fertigteil.

Bekannte Techniken, wie die Bestimmung des Böschungswinkels, der Fließfähigkeit (ASTM B213) und der Schüttdichte, sind zwar gut dokumentiert, jedoch sind diese Methoden häufig zu unempfindlich, um feine Unterschiede zwischen Pulvern, die sich im Prozess unterschiedlich verhalten, genau zu charakterisieren.

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Moderne Technologien, z.B. die Prüfung mit einem universellen Pulvertester (UPT), bieten automatisierte, zuverlässige und umfassende Messungen von Schüttguteigenschaften, die sich als sehr nützlich erwiesen haben, da die gewonnenen Informationen mit der Prozessleistung korreliert werden können. Die Messung der dynamischen Fließeigenschaften, die Durchführung des Scherzellen-Tests und die Bestimmung von Bulk-Eigenschaften wie Dichte, Kompressibilität und Permeabilität mit einem Pulverrheometer unterstützen das Verständnis der Prozess-Performance.

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