Wir alle haben am Strand Sandburgen gebaut: mächtige Mauern, majestätische Türme, Wassergräben voller Haie.Wenn Sie so sind wie ich, werden Sie überrascht sein, wie gut eine kleine Menge Wasser zusammenhält – zumindest bis Ihr großer Bruder auftaucht und in einem Ausbruch zerstörerischer Freude dagegen tritt.
Auch der Unternehmer Dan Gelbart nutzt Wasser, um Materialien zu verbinden, obwohl sein Design weitaus haltbarer ist als ein Strandspektakel am Wochenende.
Als Präsident und Gründer von Rapidia Tech Inc., einem Anbieter von Metall-3D-Drucksystemen in Vancouver, British Columbia, und Libertyville, Illinois, hat Gelbart eine Methode zur Teileherstellung entwickelt, die die zeitaufwändigen Schritte konkurrierender Technologien eliminiert und gleichzeitig die Entfernung von Stützen erheblich vereinfacht..
Außerdem ist das Zusammenfügen mehrerer Teile nicht schwieriger, als sie einfach in etwas Wasser einzuweichen und zusammenzukleben – selbst bei Teilen, die mit traditionellen Herstellungsmethoden hergestellt wurden.
Gelbart erörtert einige grundlegende Unterschiede zwischen seinen wasserbasierten Systemen und denen, die Metallpulver verwenden, die 20 bis 30 % Wachs und Polymer (nach Volumen) enthalten.Rapidia-Doppelkopf-3D-Metalldrucker erzeugen eine Paste aus Metallpulver, Wasser und einem Harzbindemittel in Mengen von 0,3 bis 0,4 %.
Dadurch, erklärte er, entfällt der bei Konkurrenztechnologien oft mehrere Tage dauernde Entbinderungsprozess und das Teil kann direkt in den Sinterofen geschickt werden.
Die anderen Verfahren finden hauptsächlich in der „traditionellen Spritzgussindustrie (MIM) statt, die erfordert, dass ungesinterte ungesinterte Teile relativ hohe Polymeranteile enthalten, um ihre Entformung aus der Form zu erleichtern“, sagte Gelbart.„Allerdings ist die Menge an Polymer, die zum Verbinden von Teilen für den 3D-Druck benötigt wird, tatsächlich sehr gering – ein Zehntel Prozent reicht in den meisten Fällen aus.“
Warum also Wasser trinken?Wie bei unserem Beispiel einer Sandburg, aus der Paste (in diesem Fall Metallpaste) hergestellt wurde, hält das Polymer die Teile beim Trocknen zusammen.Das Ergebnis ist ein Teil mit der Konsistenz und Härte von Gehwegkreide, das stark genug ist, um einer Bearbeitung nach dem Zusammenbau, einer schonenden Bearbeitung (obwohl Gelbart die Bearbeitung nach dem Sintern empfiehlt), dem Zusammenbau mit Wasser mit anderen unfertigen Teilen standzuhalten und in den Ofen geschickt zu werden.
Durch den Wegfall der Entfettung können auch größere, dickwandigere Teile gedruckt werden, da bei der Verwendung von mit Polymer imprägnierten Metallpulvern das Polymer nicht „ausbrennen“ kann, wenn die Teilewände zu dick sind.
Gelbart sagte, dass ein Gerätehersteller Wandstärken von 6 mm oder weniger forderte.„Nehmen wir also an, Sie bauen ein Teil in der Größe einer Computermaus.In diesem Fall müsste der Innenraum entweder hohl oder möglicherweise aus einer Art Netz bestehen.Das ist für viele Anwendungen super, auch Leichtigkeit ist das Ziel.Wenn jedoch physische Festigkeit wie bei einer Schraube oder einem anderen hochfesten Teil erforderlich ist, sind [Metallpulverinjektion] oder MIM normalerweise nicht geeignet.“
Ein frisch gedrucktes Verteilerfoto zeigt die komplexen Einbauten, die ein Rapidia-Drucker produzieren kann.
Gelbart weist auf mehrere weitere Merkmale des Druckers hin.Kartuschen mit Metallpaste sind nachfüllbar und Benutzer, die sie zum Nachfüllen an Rapidia zurücksenden, erhalten Punkte für nicht verwendetes Material.
Es steht eine Vielzahl von Materialien zur Verfügung, darunter Edelstahl 316 und 17-4PH, INCONEL 625, Keramik und Zirkonoxid sowie Kupfer, Wolframcarbid und mehrere andere Materialien in der Entwicklung.Trägermaterialien – der geheime Bestandteil vieler Metalldrucker – sind für den Druck von Substraten konzipiert, die von Hand entfernt oder „verdampft“ werden können und so die Tür zu ansonsten nicht reproduzierbaren Innenräumen öffnen.
Rapidia ist seit vier Jahren im Geschäft und steht zugegebenermaßen gerade erst am Anfang.„Das Unternehmen nimmt sich Zeit, die Dinge in Ordnung zu bringen“, sagte Gelbart.
Bis heute haben er und sein Team fünf Systeme bereitgestellt, darunter eines im Selkirk Technology Access Centre (STAC) in British Columbia.Der Forscher Jason Taylor nutzt die Maschine seit Ende Januar und hat viele Vorteile gegenüber mehreren bestehenden STAC-3D-Druckern festgestellt.
Er wies darauf hin, dass die Möglichkeit, Rohteile vor dem Sintern „mit Wasser zu verkleben“, großes Potenzial birgt.Er kennt sich auch mit den mit der Entfettung verbundenen Problemen aus, einschließlich der Verwendung und Entsorgung von Chemikalien.Während Geheimhaltungsvereinbarungen Taylor daran hindern, Details zu einem Großteil seiner Arbeit dort preiszugeben, ist sein erstes Testprojekt etwas, an das viele von uns vielleicht denken: ein 3D-gedruckter Stock.
„Es ist perfekt geworden“, sagte er mit einem Lächeln.„Wir haben das Gesicht fertiggestellt, Löcher für den Schaft gebohrt und ich verwende es jetzt.Wir sind von der Qualität der mit dem neuen System geleisteten Arbeit beeindruckt.Wie bei allen Sinterteilen gibt es eine gewisse Schrumpfung und sogar eine leichte Fehlausrichtung, aber die Maschine ist ausreichend.Konsequenterweise können wir diese Probleme im Design kompensieren.
Der Additive Report konzentriert sich auf den Einsatz additiver Fertigungstechnologien in der realen Produktion.Heutzutage nutzen Hersteller den 3D-Druck zur Herstellung von Werkzeugen und Vorrichtungen, und einige nutzen AM sogar für die Massenproduktion.Ihre Geschichten werden hier vorgestellt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23. August 2022