Das beste Gas für den 3D-Druck

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Doch nicht nur beim Laserstrahlschmelzen werden schützende Gase benötigt. Wird das Werkstück mittels Pulverspritzen beschichtet, kommen neben den Brenngasen weitere Trägergase zum Einsatz. Bei diesem Verfahren wird Metallpulver in einen heißen Gasstrom eingebracht und auf die jeweilige Oberfläche geblasen. Eine weitere Funktion der Begasung ist der Abtransport von Schmelzpartikeln und Schmauchspuren.

Das zum Prozess passende Schutzgas

Die Wahl des passenden Gases hängt in erster Linie vom additiven Verfahren, dem verwendeten Werkstoff und der gewünschten Qualität ab. Bei Titanlegierungen hat sich Argon (www.messer.at/argon) bewährt, bei anderen Materialien bietet Stickstoff eine gern genutzte Alternative. Beim Pulverbett-Verfahren, mit dem Formen mit feinsten Strukturen hergestellt werden können, werden häufig Stickstoff, Argon oder Helium (www.messer.at/helium1) eingesetzt. Diese inerten Gase reagieren nicht mit dem meist filigranen Werkstücken. Bei allen Verfahren muss jedoch auf eine kontinuierliche Gaszufuhr geachtet werden. Unterbrechungen führen zu auffälligen Fehlern, das Werkstück muss danach komplett neu aufgebaut werden.

Die Wirtschaftlichkeit

Das ideale Gas ist wohl reines Helium, das aber deutlich kostenintensiver ist als beispielsweise Argon. Der Vorteil von Helium ist die höhere Druckgeschwindigkeit, die erreicht werden kann und einen Teil des Kostennachteils wettmacht. Stickstoff ist ebenso eine günstige Alternative, dieser reagiert aber mit manchen Materialien. Nach dem Druck müssen die Bauteile geglüht werden, damit die während der Fertigung zwangsläufig auftretenden Spannungen verringert werden. Dieses Spannungsarmglühen erfolgt meist unter dem Schutzgas Argon.

Argon oder Stickstoff, die Qual der Wahl

Beide Gase sind je nach Werkstoff sehr geeignet, dennoch gibt es deutliche Unterschiede. Das Gas beeinflusst tatsächlich die Güte der hergestellten Teile. Stickstoff kühlt die Werkstücke wegen seiner höheren Wärmeleitfähigkeit besser ab als Argon. Dagegen sinkt der Energieverbrauch bei Argon, weil es im Verhältnis zu Stickstoff stärker isoliert. Als Folge werden die Bauteile bei der Verwendung von Stickstoff härter und zugfester. Zugleich steigt aber auch die Spannung in den Werkstücken, was gegeneinander abgewogen werden muss. Prozessgase wie Helium, Argon oder Stickstoff können bei renommierten Herstellern in unterschiedlichen Qualitäten und Gebinden gekauft werden.

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Messer Austria informiert in der Broschüre Thema 3D-Druck, wie wichtig Schutzgase bei der Additiven Fertigung https://blog.messer.at/tag/3d-druck) sind und wie damit die Effizienz gesteigert werden kann.

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