Fertigung von Strahldüsen beliebiger Geometrie mit dem selektiven Laser Sinter Verfahren

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1 Fertigung von Strahldüsen beliebiger Geometrie mit dem selektiven Laser Sinter Verfahren Seite 1

2 Klassifizierung der Verfahren Werkstoffe für generative Verfahren fest flüssig gasförmig Draht Pulver Folie Aufschmelzen und Verfestigen Ein- oder Mehr- Komponentenpulver und Bindemittel Ein- oder Mehr- Komponenten- Pulver Ausschneiden und Kleben Ausschneiden und Polymerisieren Polymerisation Chem. Reaktion Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-Printing (3DP) Selective Laser Sintering (SLS) Layer Laminate Manufacturing (LLM) Solid Foil Polymerisation (SFP) LCVD (MPI-GÖ) Ballistic Particle Manufacturing (BPM) Multi-Jet Modeling (MJM) Wärme Thermal Polymerisation (TP) Licht zweier Frequenzen Beam Interference Solidification (BIS) Lampe Laserstrahl Holographie Solid Ground Curing (SGC) Licht einer Frequenz Stereolithography (SL) Holographic Interference Solidification (HIS) Seite 2

3 Generative Verfahren Selektives Laser Sintern Aufschmelzen und Verfestigen von Pulverwerkstoffen Seite 3

4 SLS - Maschinenaufbau CO 2 -Laser Scanner Shutter Bauraum Vorratsbehälter Heizsysteme z-zustellung Pulver- Transportwalze Überlaufbehälter Seite 4

5 SLS - Verfahrensablauf Seite 5

6 Wärmeeintrag in eine Pulverschüttung mittels Laser einfallende Laserstrahlung v s Laserstrahl, P b Konvektion E b b W Strahlung Q S Q K Q R Reflektion I X V S Q L Wärmeleitung ungesintertes Pulver d S gesintertes Pulver h S W S Pulverschüttung I Y Seite 6

7 Vorteile der pulverbasierten Verfahren Vielzahl unterschiedlicher Werkstoffe einsetzbar (Kunststoffe, Metalle, Keramiken) Herstellung von Konzeptmodellen bis hin zu Funktionsprototypen Herstellung beliebiger Bauteilgeometrien und funktionalen Baugruppen Bei Kunstoffen keine Folgeprozesse notwendig Recycling des nicht Versinterten Pulvers Keine Stützkonstruktion notwendig Seite 7

8 Werkstückbeispiele - SLS Seite 8

9 Werkstückbeispiele - SLS Schnelllauf Lüfterrad Material: Polyamid Erfolgreich erprobt bei U/min Funktionaler Staubsauger- Prototyp der Firma Elektrolux aus 14 Einzelteilen Material: Polyamid GF Funktionaler Prototyp eines Treibstofftanks mit 75 Liter Inhalt Material: Polyamid GF Bauzeit: 4 Tage Design und Funktions- Prototyp der Firma Volvo Material: Polyamid Seite 9

10 Werkstückbeispiele - SLS Feingussmodell Turbinenschaufel Einbau- und Montageprüfung der Baugruppe Seite 10

11 Vergleich der Eigenschaften von SLS und extrudierten Bauteilen aus Polyamid SLS Bauteile Dichte: 0,91 g/cm³ E-Modul: 1400 MPa Bruchdehnung: 30 % Zugfestigkeit: 35 MPa Schmelzpunkt: C Extrudierte Bauteile Dichte: 1,14 g/cm³ E-Modul: 1500 MPa Bruchdehnung: 37 % Zugfestigkeit: 78 MPa Schmelzpunkt: C Seite 11

12 Einfluss der Bestrahlung mit Trockeneis auf die Oberflächenqualität Anhaftende Pulverteilchen Trockeneisgestrahlte Oberfläche Druck: 10 bar Durchsatz: 75 kg/h Vorschub: 1,5 m/min Abstand: 10 cm Typische Oberfläche eines PA Werkstückes / Sandgestrahlt Seite 12

13 Bestrahlungsversuche an Plattenförmigen Proben bei unterschiedlichem Versinterungsgrad Vorschub:0,4 m/min Massendurchsatz: 75 kg/h Druck: 10 bar Abstand: 8 cm Dauer: 3 Minuten Massendurchsatz: 100 kg/h Druck: 12 bar Abstand: 3 cm Seite 13

14 Düsenbeispiele Strahldüse mit konischer Innengeometrie Winkelstrahldüse mit 90 Strahlumlenkung Seite 14

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. Philip Elsner Fraunhofer IPK Pascalstraße Berlin 030 / Seite 15