{"id":53859,"date":"2024-02-28T00:01:31","date_gmt":"2024-02-27T23:01:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=53859"},"modified":"2024-02-16T15:34:48","modified_gmt":"2024-02-16T14:34:48","slug":"cold-metal-fusion-guide-280220241","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/cold-metal-fusion-guide-280220241\/","title":{"rendered":"Alles, was Sie \u00fcber Cold Metal Fusion wissen m\u00fcssen"},"content":{"rendered":"

In der verarbeitenden Industrie ist ohne Zweifel ein Trend zum 3D-Metalldruck<\/a> zu beobachten. Allerdings sind diese Maschinen f\u00fcr viele Unternehmen, die gerade erst in diesen Bereich einsteigen, oft sehr teuer. So k\u00f6nnen die Kosten f\u00fcr 3D-Metalldrucker ein gro\u00dfes Hindernis f\u00fcr den Markteintritt darstellen. Gleichzeitig werden pulverbasierte L\u00f6sungen f\u00fcr die additive Fertigung von Polymeren zu immer niedrigeren Preisen entwickelt. Dies macht das selektive Lasersintern<\/a> (SLS) zu einer guten Alternative f\u00fcr die Herstellung von Polymerendteilen in einer Vielzahl von Anwendungen. Doch was w\u00e4re, wenn die Vorteile des 3D-Drucks von Metall mit den kosteng\u00fcnstigen L\u00f6sungen der SLS-Fertigung kombiniert werden k\u00f6nnten? Dies ist nun dank der Cold Metal Fusion-Technologie m\u00f6glich.<\/p>\n

Der von der deutschen Firma Headmade Materials entwickelte Cold Metal Fusion (CMF)<\/strong> 3D-Druck ist eine Methode der indirekten Metallherstellung. Konkret entwickelt das Unternehmen die pulverf\u00f6rmigen Materialien, die mit diesem System kompatibel sind, aber nicht die 3D-Drucker, zumindest vorl\u00e4ufig. Das Rohmaterial besteht aus Metallpartikeln im Inneren und einer polymeren Bindemittelschicht. Das CMF-System basiert auf einem Pulverbettverfahren und erm\u00f6glicht es den Nutzern von SLS-Maschinen<\/a>, fertige Metallteile herzustellen. Erfahren Sie nun mehr \u00fcber die Eigenschaften dieser Technologie und welche Fortschritte sie f\u00fcr die additive Fertigungsindustrie bringt.<\/p>\n

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Mit Cold Metal Fusion-Technologie 3D-gedrucktes Titanteil.<\/p><\/div>\n

Wie funktioniert Cold Metal Fusion?<\/h3>\n

Wie bei jedem 3D-Druckverfahren beginnt alles mit dem Entwurf der Modelle in einer CAD-Software. Ein wichtiger Aspekt, der bei der Konstruktion von Teilen f\u00fcr CMF (und generell f\u00fcr jedes auf Sinterung basierende Verfahren) ber\u00fccksichtigt werden muss, ist die Tatsache, dass Teile w\u00e4hrend der Herstellung schrumpfen k\u00f6nnen. Beim CMF-Verfahren erreichen die Teile eine hohe Dichte, wodurch die w\u00e4hrend des Sinterprozesses erforderliche Schrumpfung verringert wird. Bei der Verwendung von Pulvermetall als Rohmaterial k\u00f6nnen die Teile gleichm\u00e4\u00dfig in alle Richtungen (X-Y-Z) um etwa 14 % schrumpfen. Daher m\u00fcssen diese wenigen Millimeter Schrumpfung ber\u00fccksichtigt werden. Die digitale Datei wird dann an das Slicer-Programm gesendet, um das Teil zu in „Schichten zu schneiden“ und die Fertigungsparameter einzustellen.<\/p>

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Sobald das Design und Slicen gekl\u00e4rt sind, gehen wir zur Herstellung der Teile \u00fcber. Zu den Materialien, die mit dieser Technologie kompatibel sind, geh\u00f6ren Edelstahl 316L, Kobalt-Chrom, Titan Ti6Al4V<\/a> und Wolfram. Dar\u00fcber hinaus befinden sich weitere Werkstoffe in der Entwicklung, darunter Inconel, Aluminium und Werkzeugstahl. Was den 3D-Druck anbelangt, so stellt sich bei der CMF-Technologie die Frage, wie es m\u00f6glich ist, dass es sich um ein „kaltes“ Verfahren handelt und ein W\u00e4rmesintern erforderlich ist. Das liegt daran, dass das Kunststoffbindemittel w\u00e4hrend des Drucks bei einer niedrigen Temperatur (bis zu 50 \u00b0C) geschmolzen wird, was mit dem Leistungsbereich von Polymersinteranlagen mit geringer Leistung erreicht wird. Es handelt sich also um ein kaltes Verfahren.<\/p>\n

Wie bei allen SLS-3D-Druckverfahren sintert ein Laser die auf der Bauplatte abgelagerten Pulverpartikel Schicht f\u00fcr Schicht. Da es sich um ein pulverbettbasiertes Verfahren handelt, sind au\u00dferdem keine St\u00fctzstrukturen<\/a> erforderlich, da das eigentliche Pulver selbst als Tr\u00e4ger verwendet wird. Es erm\u00f6glicht auch das so genannte „Stacking“<\/em>, also das \u00dcbereinanderstapeln mehrerer Teile im selben Fertigungsprozess. Da die Metallteilchen in diesem Fall durch die Polymerteilchen gesch\u00fctzt sind, sind sie nicht der Luft ausgesetzt, sodass keine Oxidation des Metalls auftritt. Au\u00dferdem hat der kalte Prozess keine thermischen Auswirkungen auf das ungesinterte Pulver, sodass es f\u00fcr zuk\u00fcnftige Drucke wiederverwendet werden kann.<\/p>\n

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Nachbearbeitung bei Cold Metal Fusion<\/h4>\n

Beim Cold Metal Fusion 3D-Druck ist die Nachbearbeitung ein wichtiger Schritt. Nach der Entnahme der „Gr\u00fcndform“-Teile aus dem SLS-Drucker wird die Fertigungsschale gereinigt<\/a> und das ungesinterte Pulver entfernt. Dieser Schritt kann aufgrund der hohen Stabilit\u00e4t der Gr\u00fcnteile mit Druckluft oder einem Wasserstrahl durchgef\u00fchrt werden. Danach folgt das Entbindern, ein Prozess, bei dem die Modelle in L\u00f6sungsmittel getaucht werden, um den gesinterten Kunststoff von der Metallstruktur zu entfernen. Die so entstandenen Teile werden „braun“ genannt und sind bereit f\u00fcr den letzten Schritt, die eigentliche Sinterung des Metalls.<\/p>\n

In diesem letzten Schritt werden die braunen Teile in einen Ofen gelegt, in dem sie erhitzt werden und das darin verbliebene Bindemittel entfernt wird. Auf diese Weise werden die verbleibenden Metallpartikel gesintert und bilden die endg\u00fcltigen Metallteile. Es ist zu beachten, dass f\u00fcr diesen letzten Schritt ein spezieller Ofen erforderlich ist, der die Sintertemperaturen f\u00fcr Metalle<\/a> erreichen kann.<\/p>\n

Vorteile und Anwendungen in der Industrie<\/h3>\n

Wie wir sehen, besteht der Hauptvorteil der Cold Metal Fusion-Technologie in der M\u00f6glichkeit, mit SLS-3D-Druckern fertige Metallteile herzustellen. Diese Polymermaschinen sind auf dem Markt weit verbreitet und in der Regel wesentlich preiswerter als LPBF-L\u00f6sungen ( Laser Powder Bed Fusion<\/a> ). Tats\u00e4chlich kann der CMF-3D-Druck auf einfachen SLS-Maschinen wie denen von Sintratec durchgef\u00fchrt werden, was die anf\u00e4nglichen Investitionskosten f\u00fcr Unternehmen weiter reduziert. Auf der Website von Headmade Materials hei\u00dft es weiter : „Dies sind die niedrigsten Investitionskosten aller Metall-3D-Druckverfahren f\u00fcr die Massenproduktion von bis zu 100.000 Teilen.“<\/em>\u00a0Diese Zahl bedeutet, dass der CMF-3D-Druck eine kosteng\u00fcnstigere Option als MIM (Metal Injection Molding) oder Druckguss ist.<\/p>\n

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Zwei Beispiele f\u00fcr mit CMF geschaffene Teile.<\/p><\/div>\n

Dieses Herstellungsverfahren ist auch eine Alternative zum Binder-Jetting-3D-Druck, mit dem sich ebenfalls Metallteile herstellen lassen. Daher sind viele der Anwendungen denen der LPBF- und Binder-Jetting-Technologien \u00e4hnlich. Zu den Branchen, die am meisten von dieser Herstellungsmethode profitieren, geh\u00f6ren unter anderem die Automobilindustrie<\/a>, die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik und die Konsumg\u00fcterindustrie.<\/p>\n

Um nur einige Beispiele zu nennen: Sturdy Cycles hat seine Produktion von Titanteilen auf 3D-Druck mit CMF umgestellt. Dadurch wurde die Entwicklung von Sportger\u00e4ten effizienter, die Kosten wurden gesenkt und die Fertigung vor Ort erm\u00f6glicht. Eine weitere Erfolgsgeschichte findet sich beim internationalen Formula Student Wettbewerb, bei dem Headmade Materials einen der Teilnehmer sponserte. Das Team, das die Hochschule Esslingen (Deutschland) vertrat, erhielt einen Luft-\/\u00d6labscheider, der mit Cold Metal Fusion hergestellt wurde. Das aus der Titanlegierung Ti6Al4V hergestellte Bauteil zeichnet sich durch Gewichtsoptimierung und hohe Belastbarkeit aus. Eine weitere Anwendung des CMF-Verfahrens erfolgte durch den deutschen Werkzeughersteller Utilis AG. Er entwickelte einen Stahlschneidwerkzeughalter mit einem einzigartigen inneren K\u00fchlmittelkanal, der die Leistung des Schneidwerkzeugs um 185 % erh\u00f6ht.<\/p>\n

Die Zukunft des CMF-3D-Drucks<\/h3>\n

Obwohl die Cold-Metal-Fusion-Technologie relativ neu ist, verbreitet sich ihre Anwendung sprunghaft. Die Idee des selektiven Metall-Lasersinterns findet auf dem Markt immer mehr Anklang, und viele Unternehmen erw\u00e4gen bereits seine Anwendung. Au\u00dferdem wird dieses Fertigungssystem von der so genannten„ColdMetalFusion Alliance<\/strong>“ gef\u00f6rdert. Dabei handelt es sich um eine Initiative, die von Headmade Materials gef\u00f6rdert wird, nachdem das Startup als Teil des Risikokapitalfonds AM Ventures, der EOS<\/a> geh\u00f6rt, entstanden ist. Mehrere Industrieunternehmen haben sich der Allianz angeschlossen, wie mimPlus, Element22 und Miba, aber auch 3D-Druckerhersteller wie Farsoon Technologies (Entwickler von SLS-L\u00f6sungen).<\/p>\n