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Pulverrheometer

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

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Quantifizierung von Chargenunterschieden

Durch die geringen Toleranzen, innerhalb derer die 3D-Druck Maschinen arbeiten, können selbst geringe Chargenunterschiede im Ausgangsmaterial zu signifikanten Schwankungen der Eigenschaften und der Qualität des Endprodukts führen. Das Überprüfen jeder Charge, bevor sie dem Prozess zugeführt wird, hilft, diese Performanceunterschiede zu vermeiden.

Drei Beispiele eines Edelstahlpulvers des gleichen Lieferanten zeigten signifikante Unterschiede während eines Fertigungsprozesses. Während Metallpulver A und B ein geeignetes Verhalten zeigte, verursachte Metallpulver C regelmäßig Verstopfungen und schlechteres Aufbringen der jeweiligen Schichten, was zu minderwertigen Endprodukten führte, obwohl alle drei Proben identische Partikelgrößenverteilungen aufwiesen und ähnliche Reaktionen bei der Bestimmung des Böschungswinkels und der Fließfähigkeit zeigten.

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Die Messungen mit dem FT4-Pulverrheometer jedoch ließen Unterschiede zwischen den Proben erkennen, die mit der Prozessleistung korrelierten. Während der dynamischen Pulverprüfung unterschied sich die spezifische Energie von Metallpulver C deutlich von den anderen Proben. Der dabei gemessene höhere Wert weist auf einen erhöhten mechanischen Widerstand und stärkere Partikel-Partikel-Reibung hin, eine häufige Ursache von Blockierungen und anderen Strömungsproblemen in „ungespannter“ Umgebung. Der Permeabilitätstest lieferte noch differenziertere Daten. Metallpulver C zeigte einen deutlich höheren Druckabfall über dem Pulverbett, ein Indiz, dass Metallpulver C wesentlich weniger durchlässig ist als Pulver A und B.

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Die Permeabilität hat einen großen Einfluss auf jeden Prozessschritt, bei dem das Pulver von einer Position zur anderen bewegt wird, insbesondere dann wenn diese Bewegung auf der Schwerkraft beruht. Das Gas muss den durch die Partikel freigewordenen Raum ersetzen, und je leichter Gas zwischen die Pulverpartikel dringen kann, desto leichter fließt das Pulver und desto besser kann jegliche während des Strömungsprozesses mitgeführte Luft freigesetzt werden. Niedrige Permeabilität ist der Grund für inkonsistente Pulverdichten, die dann beim Abscheiden im Fertigungsprozess uneinheitliche Schichten nach sich ziehen.

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