Neue Legierungen und neue Parameter für die additive Fertigung: unser Forschungs- und Entwicklungszentrum

Gegen Ende des Sommers 2017 haben wir beschlossen eine Anlage ganz der Erforschung neuer Legierungen und neuer Parameter zur Sinterung der Metalle zu widmen. Nach einigen Monaten sind wir nun bereit, über die gemachten Erfahrungen zu berichten und darzulegen was die Motive sind, weshalb eine Fabrik für die additive Fertigung nicht umhin kommt Mittel in die R&D zu investieren.

ZARE Forschungs- und Entwicklungszentrum

"Eine Abteilung für Forschung und Entwicklung aufzubauen, wurde zwangsläufig durch die Anforderungen des Marktes notwendig, um der Partner zu bleiben, der zusammen mit dem Kunden die perfekte Lösung bei der Anwendung in einem Projekt findet, was eine industrielle Produktion mit der additiven Fertigung ermöglicht. Es gibt bei vielen Herstellern schon vorbereitete Möglichkeiten, aber wenn es um schwierige Anwendungsbereiche geht, bleibt noch eine große Bandbreite für die Personalisierung: sowohl was die Legierung angeht, als auch was die Parameter beim Drucken anbelangt."

- Pasquali, General Manager

Wann ist Forschung notwendig und wie wird sie gemacht

Das Forschungs- und Entwicklungszentrum arbeitet entweder im speziellen Auftrag eines Kunden oder aber ausgehend von einer weitläufigen Marktanalyse.

Im ersten Fall kommt man in engen Kontakt mit dem Kunden, der erkennt, dass er große Vorteile hat, wenn er additive Technologien einsetzt - was die Gewichtreduzierung betrifft oder einfacher noch, da es möglich wird schneller zu liefern, als bei Werkteilen, die in Feinguss entstehen - er aber zum Schluss kommt, dass die Eigenschaften der Werkteile, die in industrieller Massenfertigung erstellt werden, nicht für die Merkmale seines Projekts ausreichen.

ZARE Forschungs- und Entwicklungszentrum

Im zweiten Fall wird eine Legierung gesucht und optimiert, für die nur ein alternatives Material existiert, d.h. ähnlich, aber nicht identisch, weder was die mechanische und physische Qualität betrifft, noch, ganz banal, was den Namen betrifft, der den Produktingenieuren schon allgemein bekannt ist.

"Wir gehen von der Analyse der Körnung und der Morphologie der Pulver aus, um die chemisch-physische Qualität zu prüfen und herauszufinden ob tatsächlich Lasersintern möglich ist. In der folgenden Phase werden Testreihen zu den Parametern durchgeführt bis Kombinationen verfeinert werden und den Merkmalen entsprechen, die am Ende erwartet werden, wie z.B. in Bezug auf mechanische Eigenschaften, Dichte, Gewicht oder spezifische Eigenschaften unter Wärmeeinwirkung. Unsere Anstrengungen laufen darauf hinaus, ganz deutlich werden zu lassen, welche Werte diese Legierung charakterisieren und dabei, gleichzeitig, die Harmonie mit den anderen Merkmalen unter bestimmten Bedingungen beizubehalten."

- Orrao - Technical Department

Die Tests denen die Materialien unterzogen werden

ZARE Forschungs- und Entwicklungszentrum

Jeder Parametersatz muss durch Praxiserprobungen validiert werden.
Für jede Legierung und für jeden Parametersatz, für die man ein bestimmtes Ergebnis erwartet, wird eine Partie von Metallproben gesintert.

In einer ersten Phase werden die Werkteile einem Test der statischen Eigenschaften unterzogen. Es wird eine allmählich steigende und ziemlich lang andauernde Beanspruchung erzeugt, um die mechanische Widerstandsfähigkeit in Hinblick auf Zugfestigkeit und Streckgrenze zu verifizieren.
In der sofort darauffolgenden Phase wird die Härte überprüft, d.h. der Verformungswiderstand gegenüber ständigen Beanspruchungen an einem Punkt.

Für Werkteile, die mit additiver Fertigung hergestellt wurden, ist die Phase, in der die dynamischen Eigenschaften überprüft werden, besonders kritisch.
Da der Belastbarkeitstest zeitaufwendig und kostspielig ist, wird er nur ausgeführt, wenn die vorherigen Tests positiv ausgefallen sind und wenn die Gegenstände, für die die Untersuchungen durchgeführt werden, in der Praxis solchen Beanspruchungen ausgesetzt sein werden.

Wenn die unumgänglichen Tests bestanden wurden, kann mit der Lösung der Probleme begonnen werden, die mit der Wirtschaftlichkeit zu tun haben, um die Bedingungen der jeweiligen Produktreihe für eine perfekte Maschineneinstellung zu bestimmen.

"Die Optimierung des Produktionsprozesses verbessert die objektive Qualität des Erzeugnisses, das in der Fabrik hergestellt wurde, wenn Qualität bedeutet möglichst jedes Risiko beim Gebrauch der Komponente zu verringern".

- Torelli - QM-Manager

Aufarbeitung und Wärmebehandlung

ZARE Forschungs- und Entwicklungszentrum

Die letzte Veredelungsphase der Legierung erfolgt durch die Wärmebehandlung.
Wenn von den Belastbarkeitstests Bestätigung kommt, kann die Legierung noch weiter verbessert werden, indem die Partie der Proben einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Der Vorgang kann zwei verschiedene Zwecke haben: einen allgemeinen oder einen spezifischen.

Im ersten Fall wird die Komponente stabilisiert, indem z.B. die innere Spannung reduziert wird, was zu einer allgemeinen Verbesserung der mechanischen Performance beiträgt.
Im zweiten Fall wird gezielt und vertikal an spezifischen Eigenschaften gearbeitet, oft auf Kosten von anderen Eigenarten, damit der Gegenstand und somit auch die Legierung, aus der dieser besteht, dem Zweck noch angebrachter und angepasster sein wird, für den die Forschung und Entwicklung unternommen wurde.

"Ein Erzeugnis, das mit der Technologie der additiven Fertigung der Metalle hergestellt wurde, nachdem es durch das R&D-Zentrum unserer Fabrik richtig erforscht und optimiert wurde, hat dieselben, identischen Eigenschaften eines Werkteils, das massiv gearbeitet wurde oder mit Hilfe anderer traditioneller Herstellungstechniken entstand." - Pisciuneri - Sales Manager