Kann Neway DMLS-Parameter für spezifische Inconel-Legierungen nach Kundenanforderungen anpassen?

Aus fertigungstechnischer und qualitätssichernder Sicht ist die Fähigkeit, DMLS-Parameter für spezifische Inconel-Legierungen anzupassen, nicht nur eine Option, sondern eine grundlegende Voraussetzung für die Herstellung flugkritischer, hochintegrer Komponenten. Bei Neway ist diese Fähigkeit eine zentrale Kompetenz, die auf einer strengen, datengetriebenen Methodik basiert, um sicherzustellen, dass die spezifischen mechanischen, mikrostrukturellen und leistungsbezogenen Anforderungen jedes Kunden erfüllt werden.

Fähigkeit zur Parametrisierung und Individualisierung

Ja, Neway verfügt über das ingenieurtechnische Know-how und die technologische Infrastruktur, um DMLS-Prozessparameter vollständig für bestimmte Inconel-Güten anzupassen. Dabei handelt es sich nicht um eine einfache Änderung einzelner Einstellungen, sondern um einen umfassenden Entwicklungsprozess, der auf die einzigartige chemische Zusammensetzung und die Leistungsanforderungen von Legierungen wie Inconel 718, Inconel 625 und anderen abgestimmt ist. Diese Anpassung ist entscheidend, da „Inconel“ eine Familie von Legierungen bezeichnet, die jeweils unterschiedliche Aushärtungsmechanismen und Stabilitätsfenster besitzen und daher eine präzise thermische Steuerung während des Bauprozesses erfordern.

Prozess der Parameterentwicklung

Die Parametrierung erfolgt nach einem strukturierten, iterativen ingenieurtechnischen Ansatz:

1. Anforderungsanalyse: Zunächst werden die Critical-to-Quality-(CTQ)-Merkmale des Bauteils definiert, darunter Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung, Ermüdungslebensdauer, Kriechbeständigkeit und spezifische mikrostrukturelle Anforderungen (z. B. Korngröße, Freiheit von schädlichen Phasen).

2. Versuchsplanung (Design of Experiments, DOE): Unser Engineering-Team entwickelt eine DOE-Matrix, in der die wichtigsten Parameter systematisch variiert werden:

   • Laserleistung, Scangeschwindigkeit und Schmelzspurabstand: Die Kernparameter der Energiedichte, die Schmelz- und Erstarrungsverhalten steuern.

   • Schichtdicke: Beeinflusst Auflösung, Oberflächenqualität und Baugeschwindigkeit.

   • Scanstrategie: Das Laserscanmuster (z. B. Streifen oder Schachbrett) ist entscheidend, um Eigenspannungen zu minimieren und Anisotropie zu steuern.

   • Vorheiztemperatur: Besonders wichtig für rissanfällige Legierungen, um thermische Gradienten zu reduzieren.

3. Testprobenherstellung und Analyse: Testproben werden mit den DOE-Parameterkombinationen gefertigt und umfangreich geprüft:

   • Mechanische Tests: Zug-, Härte- und Ermüdungsprüfungen zur Validierung der CTQ-Merkmale.

   • Metallographische Analyse: Mikroskopie (SEM/OM) zur Beurteilung der Kornstruktur, Porenfreiheit und des Fehlens unerwünschter Ausscheidungen.

   • Dichtemessung: Ziel ist eine Dichte > 99,9 %, um interne Defekte praktisch auszuschließen.

4. Parameterfreigabe und Qualifizierung: Der optimale Parametersatz wird ausgewählt, dokumentiert und für die Serienproduktion freigegeben. Dieser Parametersatz wird Teil des qualifizierten Fertigungsprozesses für die jeweilige Legierung und Anwendung.

Integration mit Nachbearbeitungsprozessen

Die Parametrierung ist eng mit der Nachbearbeitung verknüpft. Die entwickelten DMLS-Parameter werden so gestaltet, dass die erzeugte Mikrostruktur optimal auf nachfolgende Prozesse reagiert und die gewünschten Eigenschaften erzielt werden:

• Heißisostatisches Pressen (HIP): Maßgeschneiderte Parameter sorgen für eine dichte Ausgangsstruktur, sodass HIP verbleibende Mikroporen effektiv schließt, ohne Kornwachstum zu verursachen.

• Wärmebehandlung: Die Parameter werden parallel zum Wärmebehandlungszyklus entwickelt. Bei Inconel 718 etwa werden die Bauparameter so optimiert, dass die Bildung der Laves-Phase minimiert wird, um bei der anschließenden Lösungsglüh- und Alterungsbehandlung die maximale Ausscheidung der γʺ-Phase (Gamma Double Prime) zu erreichen.

• Stützstrukturstrategie: Die Parametrierung umfasst auch die Optimierung der Stützstrukturen – ihre Geometrie und Laserparameter werden so gewählt, dass der Bauprozess stabil und die Entfernung nach dem Druck problemlos erfolgt.

Technische Qualitätssicherung und Prozessüberwachung

Der gesamte Prozess ist in ein robustes Qualitätsmanagementsystem eingebettet, häufig mit NADCAP-Zertifizierung für additive Fertigung. Wir gewährleisten vollständige Rückverfolgbarkeit und Dokumentation, einschließlich:

• Zertifizierung der verwendeten Metallpulvercharge.

• Aufzeichnungen über Maschinenkalibrierung und Umgebungsbedingungen während des Bauprozesses.

• Mechanische Prüfberichte von Begleitproben, die zusammen mit den Serienteilen gefertigt werden.

• Berichte zerstörungsfreier Prüfungen (z. B. CT-Scans) zur Verifizierung der inneren Integrität.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Neway keine Standardparameter verwendet, sondern einen anspruchsvollen, kollaborativen Entwicklungsprozess einsetzt, um maßgeschneiderte DMLS-Parameter zu entwickeln und zu qualifizieren. Diese sind entscheidend, um Inconel-Komponenten herzustellen, die die präzisen Leistungs-, Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsanforderungen unserer Kunden aus der Luftfahrt, Energieerzeugung und Öl- & Gasindustrie erfüllen.