Inconel 718-Strukturen im EBM-3D-Druck: Auswirkungen von Prozessparametern auf Kontureigenschaften

Teile diesen Artikel

Karthik Vaidyalingam Arumugam präsentierte kürzlich an der Universität Linköping eine Dissertation mit dem Titel „Auswirkungen von Prozessparametern auf Kontureigenschaften in durch Elektronenstrahlschmelzen hergestellten Inconel 718-Strukturen“, in der er die additive Fertigung mit Metall weiter ausbaute.

Eine umfassende Klassifizierung des AM-Prozesses bei Metallen

Die Nickellegierung Inconel 718 wurde zur Herstellung von Proben für die Analyse verwendet, während Forscher die Auswirkungen von Prozessparametern auf die Kontureigenschaften von Inconel 718 (IN718)-Strukturen untersuchten, die mittels EBM hergestellt wurden. Inconel 718 bietet einen höheren Fe-, Mo- und Nb-Gehalt bei geringerem Ti- und Al-Gewichtsprozentsatz als andere Ni-basierte Legierungen und bietet eine bessere Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, gute Schweißbarkeit und Rissbeständigkeit.

Teile einer EBM-Maschine. Foto von Sebastian Brandtberg, Verwendung mit Genehmigung

Der EBM-Prozess umfasst eine Vielzahl von Build-Parametern, die hinsichtlich Funktionen wie den folgenden optimiert werden können:

Variationen ermöglichen eine bessere Steuerung von Parametern wie der Größe des Schmelzbads, der Tiefe des Pulverschmelzens und mehr.

Auswirkung von niedrigem Fokus (links) und hohem Fokus (rechts) auf das Schmelzbad

Pulver ist entscheidend für die Qualität eines Teils, angefangen bei Eigenschaften wie:

„Diese Merkmale führen zu einer Mischung von Maßnahmen, die sowohl auf theoretischen als auch auf empirischen Methoden basieren“, so die Forscher. „Es ist wichtig, dass das Pulver eine gute Fließfähigkeit aufweist, da es sich direkt auf die Dichte des Teils auswirkt. Eine große Pulvergrößendichte (PSD) führt zu einer schlechten Fließfähigkeit und eine kleine PSD führt zu einer schlechten Packungsdichte.“

Innenansicht der Arcam A2X EBM-Maschine (links) Außenansicht (rechts). Bildnachweis: Olov Johansson Berg

Proben für die Studie wurden an der University West auf einer Arcam A2X EBM-Maschine in 3D gedruckt. Während des Projekts wurden drei Bauparameter variiert, darunter Spannung, Fokusversatz und Druckgeschwindigkeit.

Nominale Zusammensetzung in Gew.-% für Inconel 718 Element W

Insgesamt wurden 34 Proben erstellt. Zwei Proben wurden mit Standardparametern und einer Dicke von 5 mm hergestellt. Die anderen wurden mit 16 verschiedenen Bauparametern 3D-gedruckt, wobei die Dicke zwischen 3 mm und 5 mm variierte. Die Proben wurden entlang der Baurichtung und in der Mitte der Zugstange mit einem Versatz von 1–2 mm geschnitten.

„Es wurde eine moderate Schnittgeschwindigkeit verwendet und ausreichend Kühlmittel bereitgestellt, um sicherzustellen, dass die Proben nicht überhitzt wurden und eine gerade Schnittlinie beibehalten wurde“, erklärten die Forscher.

Härteprüfung gemäß Prüfnorm ISO 6507

Nach der Warmmontage und dem Schleifen aller scharfen Kanten wurden die Proben poliert und anschließend Härtetests durchgeführt, gefolgt von einer mikrostrukturellen Untersuchung.

Durchschnittliche Härtemessungen für verschiedene Proben unter der Testbedingung HV1 (1 kg Belastung).

„Das Vorhandensein großer Verbindungsfehler und Oberflächendefekte kann die Härtewerte bei einigen Proben erheblich beeinflusst haben. Die Platzierung der Härteeindrücke an Stellen in der Nähe von Poren könnte zu nicht ganz genauen Messwerten geführt haben, während dies bei einer Reihe von Eindrücken der Fall war.“ Die zur Bestimmung der durchschnittlichen Härte durchgeführten Untersuchungen konnten dennoch nur nahezu optimale und nicht exakte Werte liefern. Die möglichen Auswirkungen von γ" auf die Mikrostruktur können durch die in dieser Arbeit durchgeführten Experimente nicht bestimmt werden. „Das liegt an den Einschränkungen des Rasterelektronenmikroskops“, folgern die Forscher.

„Abschließend wurden die Art und Bildung der Korngrößen für verschiedene Prozessparameter verglichen. Die mit dem Lichtmikroskop für jede Probe erhaltenen Bilder der Kornstruktur können aufgrund von Faktoren wie der Qualität der Oberflächenbeschaffenheit, Ätzparametern wie der Spannung variieren.“ und Dauer und schließlich die Parameter des Lichtmikroskops. Die Vergrößerung und Qualität der Bilder könnte den Vergleich und die Untersuchung der Kornstrukturen während des Projekts beeinflusst haben. Obwohl darauf geachtet wurde, alle Fehlerquellen zu vermeiden, ist es nicht möglich, sie vollständig zu beseitigen .

Forscher sind heute an einer Vielzahl von Projekten beteiligt, die sich mit Elektronenstrahlschmelzprozessen (EBM) zur Verwendung mit Materialien wie Wolfram, in Anwendungen wie der Orthopädie und im Zusammenhang mit der Biokompatibilität befassen. Was halten Sie von dieser Nachricht? Teilen Sie uns Ihre Meinung mit! Beteiligen Sie sich an der Diskussion über dieses und andere 3D-Druck-Themen auf 3DPrintBoard.com.

Bleiben Sie über alle Neuigkeiten aus der 3D-Druck-Branche auf dem Laufenden und erhalten Sie Informationen und Angebote von Drittanbietern.

Teile diesen Artikel

Siemens Energy und DNV automatisieren die Qualitätskontrolle und Zertifizierung des 3D-Metalldrucks

Was wir über die Dental-3D-Druckbranche wissen, wird sich bald ändern

3D-Design

3D-gedruckte Kunst

3D-gedrucktes Essen

3D-gedruckte Waffen

Am 1. Juni eröffnete TPM, ein Unternehmen für Digitalisierungslösungen mit Sitz in Greenville, South Carolina, sein neues Additive Manufacturing (AM) Lab, ebenfalls in Greenville. TPM verkauft Hardware, Software und Materialien für...

In der Zusammenfassung dieser Woche macht Stratasys einige Stationen auf seinem Roadtrip und die TCT 3Sixty findet in Birmingham statt. Es gibt auch Webinare zum Thema Automotive 3D-Druck, Elektronik...

Siehe das Update am Ende dieses Artikels. In einer der wohl größten Nachrichtenwochen der 3D-Druckbranche meldet sich der Pionier der additiven Fertigung (AM) 3D Systems (NYSE: DDD)...

Heute sprechen wir über alle Fusionsmöglichkeiten, die Desktop Metal, Stratasys, Nano Dimension und 3D Systems bieten. Es scheint, als ob die meisten Leute in dieser Branche öffentlich sagen ...

Laden Sie Ihre 3D-Modelle hoch und lassen Sie sie schnell und effizient drucken.

Site-Sponsor

Veranstaltungen

Additive Fertigungsstrategien

Networking & Intelligence Summit, 6.–8. Februar 2024

Arbeitsplätze

3D-Druckaufträge auf der ganzen Welt.

Abonnieren Sie unseren E-Mail-Newsletter

Bleiben Sie über alle Neuigkeiten aus der 3D-Druck-Branche auf dem Laufenden und erhalten Sie Informationen und Angebote von Drittanbietern.

3D-Druckanleitungen