{"id":276,"date":"2023-07-04T09:00:03","date_gmt":"2023-07-04T07:00:03","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=276"},"modified":"2023-08-02T11:55:28","modified_gmt":"2023-08-02T09:55:28","slug":"3d-druck-materialien-teil-2-metalle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-druck-materialien-teil-2-metalle\/","title":{"rendered":"Metalle als Material f\u00fcr den 3D-Druck"},"content":{"rendered":"

Die additive Fertigung von Metallen<\/a> ist eine der am schnellsten wachsenden fortschrittlichen Fertigungstechnologien auf industrieller Ebene. Einem von Grand View Research ver\u00f6ffentlichten Bericht zufolge wird der globale Markt f\u00fcr den 3D-Druck von Metallen im Jahr 2022 auf 6,36 Milliarden US-Dollar gesch\u00e4tzt. Au\u00dferdem wird erwartet, dass dieser Sektor bis 2030 eine durchschnittliche j\u00e4hrliche Wachstumsrate (CAGR) von 24,2 % verzeichnen wird. Dieser Anstieg ist zum Teil auf die gro\u00dfe Vielfalt an Materialien zur\u00fcckzuf\u00fchren, die mit dieser Technologie kompatibel sind. Ob f\u00fcr DMLS-3D-Drucker, DED<\/a>, EBM<\/a> oder sogar Metallextrusionssysteme – die M\u00f6glichkeiten f\u00fcr diese Materialien sind praktisch grenzenlos. In diesem umfassenden Leitfaden stellen wir Ihnen die im 3D-Druck am h\u00e4ufigsten verwendeten Metalle und ihre jeweiligen Eigenschaften vor.<\/p>\n

Aluminium<\/h3>\n

Aluminium bietet eine hervorragende Kombination aus Leichtigkeit und Festigkeit. Es ist nicht nur korrosionsbest\u00e4ndig, sondern kann auch geschwei\u00dft werden. Im Vergleich zu St\u00e4hlen ist es jedoch weniger widerstandsf\u00e4hig und empfindlicher gegen\u00fcber hohen Temperaturen. Das Material wird vor allem in Bereichen verwendet, in denen das Gewicht eine Rolle spielt, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt<\/a> oder bei mechanischen Teilen von Rennw\u00e4gen oder Fahrr\u00e4dern. Aluminium kommt nur selten in reinem Zustand vor und ist h\u00e4ufiger als Legierung mit Metallen zu finden, die die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Aluminium verbessern, so etwa Silizium oder Magnesium. Ein typisches Beispiel ist Aluminium AISi10Mg, das vom deutschen Hersteller EOS in Pulverform angeboten wird. Damit lassen sich massive und komplexe Teile herstellen.<\/p>\n

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(Bild: HRL Laboratories, LLC)<\/p><\/div>\n

Aluminium Legierungen<\/h3>\n

Wie bereits erw\u00e4hnt, sind Aluminiumlegierungen wesentlich verbreiteter als die reine Form und werden traditionell in vielen Industrie-, Luft- und Raumfahrt- sowie Automobilanwendungen eingesetzt. Dar\u00fcber hinaus haben sie ein hohes Verh\u00e4ltnis von Festigkeit zu Gewicht und weisen eine gute Best\u00e4ndigkeit gegen Metallbelastung und Korrosion auf.<\/p>

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Stahl<\/h3>\n

Als eines der am h\u00e4ufigsten verwendeten Metalle in der 3D-Industrie ist es nicht verwunderlich, dass Stahl das erste Metall war, das in der additiven Fertigung eingesetzt wurde. In dieser Gruppe gibt es zwei Arten: Edelstahl und Maraging-Stahl. Edelstahl wird im t\u00e4glichen Leben, in der mechanischen Industrie und in der Medizin<\/a> h\u00e4ufig verwendet. Er hat gute metallische Eigenschaften und bietet eine polierte und gl\u00e4nzende Oberfl\u00e4che. Mehrere Hersteller in der 3D-Branche bieten dieses Material an, z. B. EOS<\/a>, ProMetal oder Desktop Metal<\/a>. Einige seiner Eigenschaften sind: H\u00e4rte, Zugfestigkeit, Formbarkeit und Schlagfestigkeit. Es ist auch m\u00f6glich, Teile aus Bronze oder Gold zu drucken, indem man Edelstahl als Basismaterial verwendet. Dazu werden beispielsweise Schichten aus Edelstahlpulver mit Klebstoff beschichtet, um Bronze in den Druck zu injizieren. Andererseits hat die Firma EOS den so genannten Maraging Steel MS1 entwickelt, der aufgrund seiner Festigkeit und Bruchsicherheit bei der Herstellung von Werkzeugen oder Formen eingesetzt wird.<\/p>\n

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3D-gedrucktes Teil aus Edelstahl. (Bild: Sculpteo)<\/p><\/div>\n

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Kupferlegierungen<\/span><\/p>\n

Kupfer ist ein weiteres Metall, das sich f\u00fcr die additive Fertigung eignet. Zu seinen Eigenschaften geh\u00f6ren eine hohe elektrische und thermische Leitf\u00e4higkeit, Duktilit\u00e4t (plastische Verformung ohne Bruch) und Formbarkeit (Verformung durch Druck). Im Bereich des 3D-Drucks ist Kupfer sowohl in Form von Filamenten als auch als Metallpulver zu finden. Dank seiner Eigenschaften ist dieses Metall ideal f\u00fcr Anwendungen im Bereich des W\u00e4rmemanagements und der Elektrotechnik (Induktoren, Elektroden, W\u00e4rmetauscher usw.) sowie f\u00fcr den Werkzeug- und Formenbau. Einige der g\u00e4ngigsten Legierungen sind: CuNi2SiCr, CuCrZr, CuCP, Cu.<\/p>\n

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(Bild: Beamler)<\/p><\/div>\n

Gallium<\/h3>\n

In der Forschung und Entwicklung wird Gallium als Legierung mit 25 % Indium verwendet, um Objekte aus kleinen Metallblasen oder selbsttragende Metalldr\u00e4hte zur Verbindung elektronischer Bauteile zu drucken. Das Besondere an dieser Legierung ist, dass die beiden Metalle nicht nur bei einer niedrigen Temperatur von fast 30 \u00b0C schmelzen, sondern auch an der Luft aush\u00e4rten, w\u00e4hrend das Innere fl\u00fcssig bleibt, so dass der Druck flexibel ist. Der Preis ist jedoch nach wie vor das Haupthindernis f\u00fcr die Kommerzialisierung dieses Materials f\u00fcr den Einsatz im 3D-Druck.<\/p>\n

Titan<\/h3>\n

Titan ist der Werkstoff schlechthin in der Medizin und in der Luft- und Raumfahrtindustrie, dank seiner hervorragenden Zusammensetzung in Bezug auf Festigkeit und Gewicht sowie seiner hohen Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Biokompatibilit\u00e4t. Es handelt sich um ein Metall, das in Pulver- oder Fadenform vorkommt. Alle Titan-Grade weisen eine extreme Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, Duktilit\u00e4t und Schwei\u00dfbarkeit auf, wobei Grad eins relativ besser verformbar ist als die Grade zwei, drei und vier. Grad vier ist dabei der st\u00e4rkste. Der 3D-Druck erleichtert die Herstellung von Titanbauteilen und vermeidet die Verunreinigungen, die bei herk\u00f6mmlichen Verfahren in der Schwei\u00dfphase entstehen. Ein gro\u00dfer Nachteil dieses Materials sind jedoch seine hohen Kosten, die etwa 50 Mal h\u00f6her sind als die von Stahl.<\/p>\n

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3D-gedrucktes Teil aus Titan f\u00fcr die Luft- und Raumfahrt. (Bild: Materialise)<\/p><\/div>\n

Titan-Legierungen<\/h3>\n

Wie die Aluminiumlegierungen weisen auch die Titanlegierungen verbesserte mechanische Eigenschaften und ein besseres chemisches Verhalten auf. Ti6Al4V<\/a> ist mit einem Anteil von 56 % am gesamten Titanmarkt die am h\u00e4ufigsten verwendete Legierung, da sie ein ausgewogenes Verh\u00e4ltnis von mechanischer Festigkeit, Duktilit\u00e4t, Erm\u00fcdungsfestigkeit und Bruchz\u00e4higkeit aufweist. Diese Metalle werden in der additiven Fertigung zur Herstellung einer breiten Palette von Industriekomponenten verwendet, darunter Bleche, Verbindungselemente, Ringe, Scheiben, Naben und Beh\u00e4lter. Titanlegierungen werden auch f\u00fcr die Herstellung von Hochleistungs-Automotorenteilen wie Getrieben und Pleuelstangen verwendet.<\/p>\n

Kobalt-Chrom<\/h3>\n

Kobaltlegierungen, die mit EBM- und DMLS-Verfahren kompatibel sind, weisen eine bessere Qualit\u00e4t auf als solche, die mit traditionellen Herstellungsverfahren wie dem Wachsausschmelzverfahren gewonnen werden. Wie Titanlegierungen werden auch Kobalt-Chrom-Legierungen, bekannt als CoCrMo, in der Medizin f\u00fcr die Herstellung von Prothesen<\/a> sowohl in der Orthop\u00e4die als auch in der Zahnmedizin verwendet. Dies ist auf ihre Steifigkeit, Weichheit, verschlei\u00dffeste Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit und Korrosionsbest\u00e4ndigkeit zur\u00fcckzuf\u00fchren. Dar\u00fcber hinaus werden in der Automobil- und Luftfahrtindustrie einige hoch hitzebest\u00e4ndige Kobalt-Chrom-Molybd\u00e4n-Legierungen verwendet. EOS bietet CobaltChrome MP1- und SP2-Legierungen an, die hochtemperaturbest\u00e4ndig sind (600\u00b0C). Arcam von GE Additive vertreibt ASTM F75, das auch f\u00fcr die Herstellung von Werkzeugen und Formteilen verwendet wird.<\/p>\n

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3D-gedruckte Zahnimplantate (Bild: EOS)<\/p><\/div>\n

Legierungen auf Nickelbasis<\/h3>\n

Nickel ist ein unglaublich vielseitiger Werkstoff, der in Pulver- oder Fadenform vorliegt und mit anderen Metallen legiert werden kann. Nickel-Chrom-Superlegierungen, wie z. B. Inconel 718 und Inconel 625, erm\u00f6glichen die Herstellung von starken, korrosionsbest\u00e4ndigen Metallteilen. Diese Legierungen werden haupts\u00e4chlich in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Petrochemie verwendet, wo sie hohen Belastungen und Temperaturen ausgesetzt sind. Die mechanischen Eigenschaften von Nickelbasislegierungen in der additiven Fertigung, wie z. B. Inconel 625, werden durch den Einsatz erheblicher Mengen von Nickel, Chrom und Molybd\u00e4n im Metall erheblich verbessert.<\/p>\n

Edelmetalle<\/h3>\n

Wir haben bereits gesehen, dass es m\u00f6glich ist, Bronze und Gold mit Klebstoff in ein gedrucktes Stahlobjekt zu spritzen. Es gibt auch eine andere M\u00f6glichkeit, mit diesen Metallen zu drucken, n\u00e4mlich durch Metallguss. Der Guss ist eine Form, die mit ausgeschmolzenem Wachs hergestellt und von Hand bearbeitet wird. Diese Methode ist in der Schmuckindustrie und bei der Herstellung kleiner Objekte weit verbreitet. Eine der Schwierigkeiten und Einschr\u00e4nkungen dieses Gie\u00dfverfahrens besteht darin, dass d\u00fcnne Formen vermieden werden m\u00fcssen und eine Mindestdicke von 0,8 mm bis 1 mm eingehalten werden muss, damit die Formw\u00e4nde erhalten bleiben. Die Endbearbeitung ist der Schl\u00fcssel zu einer guten Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t<\/a>, insbesondere bei Silberm\u00fcnzen. Mit Gold lassen sich verschiedene Farbt\u00f6ne erzielen (rosa, wei\u00df und gelb).<\/p>\n

\"Metall\"

(Bild: 3d alchemy)<\/p><\/div>\n

Schlie\u00dflich m\u00f6chten wir festhalten, dass der 3D-Druck es heutzutage erm\u00f6glicht, die atomare Struktur von Metallen zu ver\u00e4ndern, sodass das Material durch eine schnelle und gleichm\u00e4\u00dfige Verfestigung widerstandsf\u00e4higer und best\u00e4ndiger werden kann. F\u00fcr mehr Informationen zu den Technologien im 3D-Metalldruck, lesen Sie unseren Leitfaden HIER<\/a>.<\/p>\n

Was halten Sie von den verschiedenen Metallen, die in der additiven Fertigung verwendet werden? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n

*Titelbildnachweis: Sigma Additive Solutions<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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