ERANET Entwicklung eines flexiblen und skalierbaren Systems zur Aufbereitung metallischer Pulver für additive Fertigungsprozesse (MANUNET-ConPAM)

Problemstellung
Hochqualitäts-3D-Druck benötigt kontrollierbare und exakte Pulvereigenschaften Pulverbettbasierte additive Fertigungsverfahren, wie etwa das selektive Laserschmelzen, erlauben die Herstellung geometrisch hochkomplexer metallischer Leichtbaukomponenten. Anwendungen mit großem Potenzial sind im Bereich der Luftfahrt, im Automobilbau sowie im Transport- und Bauwesen zu finden. Im Mittelpunkt der Betrachtung stehen eine hohe Materialqualität und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Die Grundlage zur Erreichung dieser Ziele ist ein konstanter Ausgangszustand des verwendeten Pulvermaterials. Dabei kommt es auf zwei Schlüsselfaktoren an: einen möglichst geringen Feuchtegehalt des Pulvermaterials sowie eine definierte und einstellbare Korngrößenverteilung.

Projektziel
Das Forschungsprojekt ConPAM entwickelt eine Anlage zur hochautomatisierten Pulverkon-ditionierung. Nach heutigem Stand der Technik werden ausschließlich Grobpartikel mit Hilfe eines Siebes abgeschieden. Die Möglichkeit der gezielten Konditionierung hat eine signifikante Erhöhung der Produktionsqualität zur Folge; dies wiederum bedeutet einen wesentlichen Wettbewerbsfaktor.

Vorgehensweise
Kern der Entwicklungsarbeit sind die Trocknung des Metallpulvers auf ein definiertes Maß, die Entfernung zu großer und zu kleiner Partikel sowie die Möglichkeit einer automatisierten Komposition der erforderlichen Korngrößenverteilung. Mit dem Ziel, eine gleichbleibend hohe Pulverqualität zu garantieren, müssen die verschiedenen Teilprozesse verkettet werden. Zudem erfordert die Pulververarbeitung spezielle Bedingungen, um Verunreinigungen und Feuchtigkeitsaufnahme zu vermeiden. Es wird ein modulares Anlagenkonzept angestrebt, das eine auf Kundenbedürfnisse zugeschnittene Maschinenkonfiguration und eine kosten-günstige Aufrüstung bestehender Anlagen erlaubt. So ist für Technologieeinsteiger oft nur ein Einzelsieb mit Entfeuchtung erforderlich, während für Anwender mit hohen Qualitätsstandards die Zusatzoption zur Korngrößeneinstellung unerlässlich ist. Final erfolgt die Integration der Anlage in eine bestehende Prozessumgebung zur Herstellung von Hochleistungskomponenten aus dem Raumfahrt- und Turbinenbereich.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Der international wachsende Markt im Bereich der Additiven Fertigung beschleunigt den Bedarf an automatisierten Pulverversorgungslösungen. Es ist damit zu rechnen, dass die Innovation die Qualität von 3D-gedruckten Bauteilen enorm erhöht und damit durch reduzierte Ausschussmengen die Gesamtherstellungskosten um bis zu 30 Prozent verringert werden können. Die Deutsch-Schweizer Zusammenarbeit wird im Rahmen der transnationalen Projektförderung MANUNET gefördert.