SGO: Additive Fertigung und Oberflächen

Dr. Clément Cremmel, KKS Ultraschall AG, CH-Steinen

Patrick Schmutz eröffnet die VeranstaltungElectropolishing and Anodizing of Additive Manufactured Structures

Die KKS Ultraschall AG ist spezialisiert auf die Oberflächenbehandlung und Reinigung von medizinischen Geräten und Instrumenten. In den letzten Jahren ist das Interesse an gedruckten Bauteilen stark gestiegen und die Techniken sind ausgereift genug, um reproduzierbare und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Doch die Nachbearbeitung der Teile bringt einige Herausforderungen mit sich. Die erhaltenen Oberflächen weisen oft eine hohe Rauheit und eine große Anzahl von halb eingebetteten Partikeln auf. Diese sind mit Standardtechniken für die Reinigung nicht zu entfernen.

KKS hat deshalb ein Verfahren entwickelt, mit dem die halb eingebetteten Partikel entfernt werden können. Bei 3D-gedrucktem rostfreiem Stahl wurde ein Elektropolierverfahren getestet, das die Verbesserung der Oberflächen innerhalb der Sichtlinie der Elektroden ermöglichte, nicht aber die Behandlung der Innenflächen.

Philippe Blanc, Swissto 12 SA, CH-Renens

3D-Druck & Oberflächenveredelung für Hochfrequenzkomponenten

Swissto12 ist ein privates Unternehmen mit Hauptsitz in Lausanne, das sich auf die Entwicklung, Herstellung, Integration und den Test von hochmodernen Hochfrequenzsystemen für den Telekommunikationsmarkt spezialisiert hat. Der vom Unternehmen entwickelte Beschichtungsprozess besteht aus einer chemischen Behandlung zur Verringerung der Oberflächenrauigkeit, gefolgt von einer stromlosen Kupferabscheidung zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Bauteils und einer Silberpassivierung zum Schutz vor Oxidation. Messungen an zahlreichen Bauteilen und in mehreren Frequenzbändern zeigen, dass die Leitfähigkeit durch die Beschichtung um das Vierfache erhöht wird.

Daniel Müller, Rösler Schweiz AG, CH-Kirchleerau

Zahlreiche Aussteller zeigten ihre ProduktePost Processing am Beispiel eines Formel 1 Chassis Inserts – Sauber Case Study

Ein konventionelles Werkstück aus Titan gefräst, wird heute additiv hergestellt. Das Bauteil wurde im F1 Wagen C39 und C41 für 2 volle Saisons im Chassis fest eingebaut. Im Rennsport kommt es auf jedes Gramm weniger an und dennoch werden gleichzeitig die höchsten physikalischen Ansprüche verlangt.

Das betreffende additiv gefertigte Werkstück ist ein Klasse A Insert-Bauteil, also eines der wichtigsten Bauteile im Auto und hat mit der Radbefestigung und der Fixierung für die Querlenkung eine sehr wichtige und tragende Funktion. So musste es 200 000 Zyklen Aufhängungsbelastung mit 65kN Zug und 30kN Druck standhalten. Auch die Klebestellen müssen dementsprechend intakt bleiben. Das Bauteil erfüllte die Anforderungen voll und ganz.

Martin Leuenberger, Borer Chemie AG, CH-Zuchwil

Deconex MT 41 – die Innovation zu passivieren

Die Sicherstellung der Korrosionsbeständigkeit von Produktmarkierungen, zum Beispiel mit einem rückverfolgbaren UDI-Code (Unique Device Identification Code) oder von metallischen Werkstoffen, ist Voraussetzung für dauerhafte Lesbarkeit, Garant für eine eindeutige Rückverfolgung und Sicherheit für eine permanente Korrosionsbeständigkeit. Dabei stellen komplexe Formen und anspruchsvolle Materialien eine besondere Herausforderung dar.

Für diese hohen Anforderungen hat Borer Chemie AG ein eigenes Reinigungskonzept samt Passivierung namens deconex® entwickelt. Systematisch werden die Anforderungen der Kunden erfasst und daraus das optimale Reinigungsverfahren erarbeitet. Die deconex-Reinigungsmittel berücksichtigen die hohen Anforderungsstandards der Hersteller – diese werden individuell sowie kundenspezifisch entwickelt und bei den Kunden vor Ort implementiert.

Marie-Laure Doche, Prof. Jean-Yves Hihn, Université de Franche-Comté, F-Besançon:

Elektropolierverfahren für Teile aus rostfreiem Stahl

Während die technologischen Fortschritte in der additiven Fertigung (AM) zu AM-Bauteilen geführt haben, deren mechanische und strukturelle Kerneigenschaften denen von Schmiedeteilen gleichwertig sind, bleibt ein Haupthindernis für das Verfahren der extrem verschlechterte Oberflächenzustand der hergestellten Teile. Die Oberfläche der erhaltenen Prototypen ist durch eine hohe Rauheit (Ra von bis zu 40 μm) gekennzeichnet. Der Einsatz eines Nachbearbeitungsschritts zur Verbesserung der gesamten Oberflächengüte ist unabdingbar. Das Projekt After-ALM (ALM für Additive Layer Manufacturing), an dem Industriepartner wie Airbus, Safran, Liebherr, Collins Aerospace, Stelia, NavalGroup und ArianeGroup beteiligt sind, zielt auf die Bewertung und Entwicklung relevanter Nachbearbeitungsverfahren.

Diese Studie ermöglichte es, das elektrochemische Verhalten von Rohsubstraten zu charakterisieren und die besten Betriebsbedingungen festzulegen, die eine Einebnung mit akzeptablen Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 5 µm/min. ermöglichen.

Dr. Patrik Schürch, Exaddon AG, CH Glattbrugg:

Additive Mikrofertigung von Metall durch partielle Abscheidung

Die additive Mikrofertigung (µAM) von unbearbeiteten Metallkomponenten hat in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Trotz der laufenden Bemühungen bleibt die zuverlässige Herstellung solcher mikroskaligen 3D-Komponenten eine große Herausforderung. Das CERES-System nutzt die lokale Elektroabscheidung für den 3D-Druck von Metallen mit einer Auflösung im Submikrometerbereich. Metallionen werden lokal durch einen hohlen Ausleger zugeführt und zu Metall reduziert, was einen Druck Voxel für Voxel ermöglicht.

Dr. Noémie Ott, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, CH-Dübendorf:

Lokale elektrochemische Charakterisierung von rauen, heterogenen Materialien

Korrosionsprozesse starten fast immer auf der Materialoberfläche bei lokaler Heterogenität. Eine detaillierte Charakterisierung der Materialdegradierung im Nanobereich, insbesondere in Bezug auf die lokale Oberflächenreaktivität und Korrosionsanfälligkeit ist daher unerlässlich, um die Integrität und Nachhaltigkeit heterogener Materialien, bzw. additiv gefertigten Metallen, genau vorherzusagen. In dieser Präsentation wird die Scanning Electrochemical Nanocapillary (SEN) Technik vorgestellt und bewiesen, dass sie eine vielversprechende Methode ist, um korrosionsanfällige Stellen auf rauen oder strukturierten heterogenen Materialien zu identifizieren.

Dr. Roman Heuberger u. a., RMS Foundation, CH-Bettlach:

Titanpulver für die additive Fertigung

In dieser Studie wurden die Effekte verschiedener Einflüsse auf die mechanischen und chemischen Eigenschaften von Ti6Al4V-Zugproben untersucht. Zugproben wurden in stehender und liegender Position mittels Laser Metal Fusion (LMF, MYSINT100 RM von Sisma S.p.A., Italien) im Swiss m4m Center hergestellt. Dazu wurden Pulver der Hersteller Sisma S.p.A. und Sandvik AB verwendet. Zusätzlich untersuchte Einflussgrößen waren die Feuchtigkeit des Pulvers und eine thermische Nachbehandlung, um Spannungen abzubauen.

Beide Pulver waren globular, wobei das Pulver von Sisma mit 17 ± 10 µm Durchmesser etwas größer war als dasjenige von Sandvik mit 12 ± 8 µm. Alle Zugproben wiesen eine ausgezeichnete Zugfestigkeit Rm von 1100 bis 1217 MPa aus. Allerdings war die Duktilität mit einer Bruchdehnung von 1 bis 3 % schlechter als bei Proben aus Vollmaterial.

Dr. Matthias Hirsch, Oerlikon AG FL-Balzers, Dr. Olivier Messé, Oerlikon GmbH D-Feldkirchen:

Kontrolle metallischer AM-Oberflächen

Die Kontrolle metallischer AM Oberflächen ist ein kritischer Aspekt in der Industrialisierung von additiv gefertigten Bauteilen. Einerseits muss der AM Prozess so optimiert werden, dass vergleichbare Bauteile gefertigt werden können und andererseits müssen die Nachbearbeitungsschritte so konzipiert werden, dass Bauteile effizient von „near-net shape“ zum fertigen „net shape“ bearbeitet wurden. Der Vortrag von Dr. Hirsch erläuterte die Herangehensweisen, die Oerlikon konsequent einschlug, um die AM Prozesskette zu kontrollieren.