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Generative Fertigungsverfahren - Selektives Sintern

Materialien für das Selektive Sintern

Auszug aus
Andreas Gebhardt

Additive Fertigungsverfahren

10/2016, 736 Seiten, € 145,00
ISBN: 978-3-446-44401-0
S. 167

Das Selektive Sintern kann grundsätzlich mit allen Materialien durchgeführt werden, die sich thermoplastisch verhalten. Der Sinterprozess wird industriell mit Kunststoffen, Metallen, Keramiken und kunstharzgebundenem Sand durchgeführt.

Kunststoffe eignen sich aufgrund ihrer niedrigen Schmelztemperatur und ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit sehr gut zum Sintern, weil dadurch der Prozess leicht lokal begrenzt gehalten werden kann. Der Prozess kann aber grundsätzlich mit allen Materialien durchgeführt werden, die sich im weitesten Sinne thermoplastisch verhalten, also unter Wärmeeinwirkung an- oder aufschmelzen und nach dem Erkalten wieder verfestigen.

In Sintermaschinen werden Partikel mit 20 bis etwa 100 μm Durchmesser verwendet. Durch die Siebung entstehen Fraktionen mit Kornanteilen, die typischerweise zu 90 % gleich oder kleiner als der Nenndurchmesser sind. Daraus ergeben sich entsprechend raue Oberflächen. Dies gilt besonders für amorphe Kunststoffe ( Polystyrol, Polycarbonat), die nur zum Anschmelzen neigen und deshalb im Wesentlichen ihre Form beibehalten. Kristalline Kunststoffe (Polyamide), die vollständig aufschmelzen, bilden aufgrund der Oberflächenspannung glattere Oberflächen. Sie neigen allerdings zu Grübchenbildung, sodass auch hier vergleichsweise raue Oberflächen resultieren können.

Aufgrund des drucklosen Sinterprozesses ist die erzielbare Dichte geringer als bei spritzgegossenen oder gegossenen Materialien. Dies gilt insbesondere für die amorphen Kunststoffe, die relativ große Hohlräume aufweisen und deshalb nur auf Bauteildichten zwischen 60 und 85 % kommen. Diese für die Belastungsfähigkeit negative Eigenschaft kommt den Teilen im Feingussprozess wieder zugute. Amorphe Materialien lassen sich leichter ausschmelzen und sind nicht so anfällig für Shell Cracking. Kristalline Kunststoffe können Dichten erreichen, die in der Nähe von gespritzten Teilen liegen. Metallbauteile sind mit heutigen Verfahren im Allgemeinen vollkommen, das heißt zu nahezu 100 % dicht.

Kristalline Kunststoffe erfahren beim Schmelzvorgang eine große Volumenänderung und neigen daher zum Schrumpfen. Amorphe Materialien sind je nach erzielter Dichte wesentlich weniger vom Schrumpf beeinflusst. Die Schrumpfung führt in aller Regel zum Curlen, der Neigung der Modelle, sich in Richtung der Wärmequelle „aufzurollen“. Sie kann grundsätzlich durch Schrumpffaktoren aufgefangen werden, die bereits während der Erstellung der Baudaten berücksichtigt werden. Da es sich um Erfahrungswerte handelt, können sie nicht von vornherein mit ausreichender Genauigkeit angegeben werden.

Thermoplastische Kunststoffe sind zwar theoretisch beliebig häufig zu schmelzen und wieder zu verfestigen, die Materialien können aber auch dann nicht einem neuen Bauprozess zugeführt werden, wenn sie im vorangegangenen nur als Stützpulver gedient haben. Die Pulver erfahren eine thermische Schädigung, sodass für einen neuen Bauprozess neues Pulver zugeführt werden muss. Als Richtwert gilt eine 0,5:1 bis 1:1 Mischung von altem zu neuem Pulver. Die genaue Konditionierung ist Erfahrungssache.

Der Sinterprozess wird heute industriell auf Kunststoffe, Metalle, Keramiken und kunstharzgebundene Sande angewandt. Metallteile schmelzen vollständig auf und werden daher auch dicht.

Auszug aus
Andreas Gebhardt

Additive Fertigungsverfahren

10/2016, 736 Seiten, € 145,00
ISBN: 978-3-446-44401-0
S. 167
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