Die additive Fertigung von Metallen, weithin bekannt als 3D-Druck, begann als Technologie für die Prüfung und Bewertung von Konzeptmodellen und das Prototyping neuer Komponenten. Die additive Fertigung von Metallen hat sich schnell zu einem weit verbreiteten Fertigungsverfahren entwickelt, insbesondere durch die Verbesserungen und die Verfügbarkeit von bestehenden und neuen Metallpulvern.
Immer mehr Unternehmen setzen auf diese Technologie, um individuelle Teile und Produkte herzustellen. Die Vorteile des 3D-Drucks für die Herstellung von Metallobjekten sind in erster Linie schnellere Durchlaufzeiten und eine größere Flexibilität bei der Herstellung komplexer Strukturen. Diese Kombination führt häufig zu einer besseren Produktleistung und erheblichen Kostensenkungen. Um sicherzustellen, dass das 3D-Fertigungssystem effizient arbeitet und die optimale Qualität liefert, verwenden die Hersteller der 3D-Drucker zahlreiche Sensoren und Überwachungsinstrumente an ihren Maschinen. In diesem Artikel befassen wir uns mit der Rolle eines Sauerstoffanalysators im 3D-Metalldruck und warum es wichtig ist, einen solchen in Ihrem additiven Fertigungsprozess zu haben.
Beim 3D-Druckverfahren für Metalle werden feine Schichten aus feinem Metallpulver mittels Lasertechnologie Schicht für Schicht zusammengeschmolzen. Die Fähigkeit, Teile herzustellen und gleichzeitig das Risiko von Verunreinigungen zu minimieren, ist eine große Herausforderung in der additiven Metallfertigung. 3D-Metalldrucker speisen ihr Material normalerweise in eine inerte Umgebung ein, um Verunreinigungen zu vermeiden und Qualitätsprobleme zu verhindern. Inerte Gase wie Argon können verwendet werden, um die Qualität der Schweißung oder Verbindung zu verbessern. Dieser Prozess erfordert eine gut gespülte Druckkammer, in der die Umgebung genau auf Sauerstoff überwacht wird. Ein hoher Sauerstoffgehalt kann zu einer Oxidation der Ausgangsstoffe führen, was sich aufgrund einer geringeren Schweißnahtfestigkeit zwischen den Schichten direkt auf die Qualität des hergestellten Teils auswirkt.
Die Rolle der Inertgase bei der Metall-AM ist von entscheidender Bedeutung. Argon verhindert das Risiko der Oxidation, indem es den Sauerstoff aus der 3D-Druckkammer abzieht und verdrängt. Argon reduziert den Sauerstoffgehalt auf ppm oder weniger und schafft so eine perfekte Umgebung für die zu fertigenden Metallteile.
Ein Sauerstoffanalysator wird zur Überwachung und Kontrolle des Sauerstoffgehalts während des Betriebs des Druckers verwendet. Die Möglichkeit, den Sauerstoffgehalt zu messen, ist wichtig, um Veränderungen in der Kammerumgebung zu erkennen. Die Atmosphäre innerhalb der 3D-Druckkammer muss während des Prozesses stabil bleiben. Kleine Änderungen des Sauerstoffgehalts können die Eigenschaften von Metallen, insbesondere von Titan und Aluminium, negativ beeinflussen. Für Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Medizintechnik ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Qualität des Endprodukts nicht durch das Vorhandensein von Sauerstoff während des Metall-3D-Druckverfahrens beeinträchtigt wird.
Argon hat sich als unglaublich nützliches Gas im Metall-AM-Prozess erwiesen, das zur Verringerung der Oxidation und zum Schutz vor Korrosion eingesetzt wird. Die Verwendung eines Sauerstoffanalysators schützt nicht nur die während des Druckprozesses hergestellten Pulver und Teile, sondern kann auch als Sicherheitseinrichtung am Arbeitsplatz verwendet werden.
Argon ist viel schwerer als Luft und kann daher den atembaren Sauerstoff in einem geschlossenen Raum oder einer Anlage ersetzen. Aufgrund der farb- und geruchlosen Eigenschaften von Argon könnte ein Leck unbemerkt bleiben. Ein Sauerstoffanalysator kann den prozentualen Sauerstoffgehalt in einer Umgebung überwachen und würde einen Alarm auslösen, wenn der O2-Gehalt infolge eines Argonlecks zum Schutz des Personals sinkt.
Bei der Handhabung und Beförderung von Metallpulvern ist es wichtig, dass der Sauerstoffgehalt in dem geschlossenen Raum überwacht wird. Es kann zu Staubexplosionen kommen, wenn der Sauerstoffgehalt über die Explosionsgrenze steigt. Es ist erforderlich, die Behälter und Transportleitungen mit einem Inertgas zu spülen, und eine kontinuierliche Überwachung des Sauerstoffgehalts ist eine gute Praxis. Neben dem Sauerstoffgehalt ist auch die Überwachung der Feuchtigkeit in Metallpulvern wichtig. Feuchte Metallpulver können Wasserstoff und/oder Dampf erzeugen, was zu einer exothermen Reaktion führen kann, die eine Explosion auslösen kann.
Der 3D-Druck ist nur ein Element des additiven Fertigungsprozesses. Die Fähigkeit, den Sauerstoffgehalt in jeder Phase des Herstellungsprozesses zu überwachen, ist entscheidend.
Die Gewährleistung qualitativ hochwertiger Metallteile in der additiven Fertigung hängt auch von den vor- und nachgelagerten Aktivitäten im Gesamtprozess ab. Inertes Gas spielt auch bei der Herstellung von Metallpulvern, der Lagerung und der Nachbearbeitung eine wichtige Rolle. Die Qualität des Metallpulvers ist wichtig, da sie einen erheblichen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Sprödigkeit haben kann, ganz zu schweigen von den Auswirkungen auf die Hitzetoleranz oder die Korrosionsbeständigkeit.
Um eine Verunreinigung des Ausgangsmaterials zu vermeiden, werden die Messungen in den Produktionsstätten für Metallpulver durchgeführt. Herstellung und Lagerung können in der Regel in einer inerten Atmosphäre erfolgen, wobei Argon aufgrund seiner Eigenschaften das bevorzugte Gas ist. Pulver aus verschiedenen Materialien haben einzigartige Eigenschaften, die sich auf ihr Verhalten beim Mischen auswirken.
In diesem Artikel haben wir bereits beschrieben, was in der 3D-Druckkammer passiert, in der hochreines Inertgas eine sauerstofffreie Umgebung schafft. Doch nicht nur während des Druckvorgangs muss die Umgebung überwacht und aufrechterhalten werden. Zwischen den Druckzyklen wird die Atmosphäre gesäubert.
Verunreinigungen können aufgrund einer unvollständigen Spülung oder schlechter Gasqualität in der Kammer verbleiben. Auch das Metallpulver selbst kann eine Verunreinigung verursachen, die dann dauerhaft dort verbleibt, wenn sie nicht entfernt wird.
Da immer mehr Unternehmen in zahlreichen Branchen die Möglichkeiten des Metall-3D-Drucks nutzen, ist es wichtig, die Qualität des Endprodukts und die Sicherheit Ihrer Mitarbeiter und Anlagen zu berücksichtigen. Aus diesem Grund sind Sauerstoffanalysatoren ein notwendiger Bestandteil Ihres 3D-Metalldruckverfahrens.
Wenn Sie die richtigen Sicherheitsmessverfahren anwenden und sicherstellen, dass der Sauerstoffgehalt auf einem angemessenen Niveau gehalten wird, können Sie sicher sein, dass Ihr Endprodukt den Qualitätserwartungen entspricht.
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