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Vortrag

WEB Extrusionsbasierte additive Fertigung von Titan

Freitag (15.05.2020)
09:55 - 10:10 Uhr Raum 1
Bestandteil von:


Die Fertigung von Titankomponenten ist durch dessen teils schwierige Zerspanbarkeit und die oft geforderte Individualisierung von Bauteilen sehr kostenintensiv. Als Alternative zu konventioneller Fertigung ermöglicht Additive Fertigung mittels Materialextrusion die Herstellung komplexer Strukturen, die während eines abschließenden Sinterschrittes verdichtet werden. Dieses Verfahren beinhaltet die Formgebung durch Extrusion eines hochgefüllten (> 55 Vol.-%) Filaments, Lösemittelentbindern sowie thermisches Entbindern und Sintern. In dem vorgestellten Prozess wurde ein Titanfilament mit einem Füllgrad von 55 Vol.-% Titan Grade 1 hergestellt und verarbeitet. Das verwendete polymere Bindersystem ermöglicht hierbei trotz des hohen Füllgrads eine Formgebung in 3D Druckern für Kunststoffextrusion. Die so erzeugten Bauteile wurden nach dem Lösemittelentbindern in einem Ofenprozess unter Vakuum- oder Schutzgasatmosphäre thermisch entbindert und gesintert. Dies erfordert die Anpassung der Sinterparameter und eine genaue Kontrolle der Ofenatmosphäre zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften. Durch zusätzliche Kompression des Grünkörpers nach der Formgebung können kleinere Druckdefekte entfernt und die Homogenität der gedruckten Teile erhöht werden, wodurch auch die erreichbare Sinterdichte ansteigt.

In diesem Vortrag wird speziell der Einfluss des thermischen Entbinderns sowie der Sinterparameter auf die additive Fertigung von Titan hoher Enddichte vorgestellt. Der Fokus liegt hierbei auf der Erhöhung der Sinterdichte und einer Verbesserung der chemischen Reinheit des hergestellten Titans. Dazu wurden unterschiedliche Ofenatmosphären wie Vakuum und Argon genutzt und deren Einfluss auf die resultierende Mikrostruktur untersucht. Durch Variation von Heizraten, Sintertemperaturen und Sinterdauern wurde eine Parameteroptimierung vorgenommen, die es erlaubt Enddichten von mehr als 97% der theoretischen Dichte zu erzeugen. Die Mikrostruktur der erzeugten Titanproben wird, insbesondere im Hinblick auf die zugehörige Sinteratmosphäre, untersucht und mit den Analysen der chemischen Zusammensetzung in Zusammenhang gebracht. Zudem werden Ergebnisse mechanischer Prüfungen an den gesinterten Titanproben vorgestellt.

Sprecher/Referent:
Yvonne Thompson
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Markus Polzer
    Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  • Dr. Joamin Gonzalez-Gutierrez
    Montanuniversität Leoben
  • Dr. Christian Kukla
    Montanuniversität Leoben
  • Prof. Peter Felfer
    Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg