Welche anderen Superlegierungen können mit DMLS-Technologie gedruckt werden?
Aus ingenieurtechnischer und fertigungstechnischer Sicht eignet sich das Direct Metal Laser Sintering (DMLS) hervorragend für die Verarbeitung einer breiten Palette von Hochleistungs-Superlegierungen – auch über die häufig erwähnten Nickelbasislegierungen hinaus. Die Fähigkeit dieser Technologie, komplexe innere Geometrien und konforme Kühlkanäle zu erzeugen, ist ein erheblicher Vorteil für Bauteile, die unter extremen Bedingungen arbeiten. Während unsere Kernkompetenz bei Neway die Superlegierungs-CNC-Bearbeitung zur Endbearbeitung und Validierung dieser gedruckten Teile umfasst, werden die folgenden Superlegierungsfamilien routinemäßig im DMLS für anspruchsvolle Anwendungen verarbeitet.
Nickelbasierte Superlegierungen (über Inconel hinaus)
Nickelbasierte Superlegierungen sind die Arbeitspferde für Hochtemperatur-DMLS-Anwendungen und werden aufgrund ihrer außergewöhnlichen Festigkeit, Kriechbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit geschätzt.
Inconel-Serie: Während Inconel 718 aufgrund seiner hervorragenden Schweißbarkeit und Wärmebehandlungsfähigkeit nach dem Druck am weitesten verbreitet ist, werden auch andere Sorten wie Inconel 625 häufig für ihre überlegene Korrosionsbeständigkeit gedruckt.
Hastelloy-Serie: Legierungen wie Hastelloy X und Hastelloy C-276 sind ideale Kandidaten für DMLS. Sie werden in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Energieerzeugung häufig eingesetzt, wenn Bauteile eine hervorragende Beständigkeit gegenüber oxidierenden und korrosiven Umgebungen bei hohen Temperaturen erfordern.
Rene-Legierungen: Hochentwickelte Legierungen wie Rene 41 und Rene 108 werden in den anspruchsvollsten Bereichen von Gasturbinen eingesetzt. Ihre DMLS-Verarbeitung ist aufgrund der hohen Rissanfälligkeit schwierig, aber mit optimierten Parametern machbar und erfordert oft eine anschließende Wärmebehandlung, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
Kobalt-Chrom-Superlegierungen
Diese Familie von Superlegierungen ist bekannt für ihre außergewöhnliche Verschleißfestigkeit, Biokompatibilität und Hochtemperaturfestigkeit, die Nickellegierungen bei Temperaturen über 1000 °C oft übertrifft.
Stellite-Legierungen: Kobalt-Chrom-Legierungen aus der Stellite-Familie (z. B. Stellite 6 und Stellite 21) sind ideal für DMLS-gedruckte Komponenten, die extremem Verschleiß, Fressen und hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie Ventilsitze, Turbinenschaufeln und medizinische Implantate.
Anwendungsfokus: Ihr Haupteinsatz im DMLS liegt in medizinischen Geräten wie orthopädischen Implantaten und Zahnprothesen sowie in kritischen Verschleißteilen der Öl- und Gasindustrie.
Refraktärmetallbasierte Legierungen
Für die extremsten Hochtemperaturanwendungen sind refraktäre Metall-Superlegierungen das Material der Wahl.
Titanlegierungen: Obwohl sie nicht immer als „Superlegierung“ eingestuft werden, werden hochfeste Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V im DMLS weit verbreitet eingesetzt – insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie im medizinischen Bereich, wo ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und Biokompatibilität entscheidend sind.
Andere refraktäre Legierungen: Auf Molybdän, Tantal und Wolfram basierende Legierungen können ebenfalls mit DMLS verarbeitet werden. Sie werden typischerweise für Spezialanwendungen wie Raketendüsen, Ofenkomponenten und andere Hochtemperaturumgebungen verwendet, obwohl ihre Verarbeitung anspruchsvoller und seltener ist.
Kritische Nachbearbeitung von DMLS-Superlegierungen
Der As-Printed-Zustand eines DMLS-Superlegierungsteils enthält häufig Eigenspannungen und erfüllt möglicherweise nicht die endgültigen Maß- oder Oberflächenspezifikationen. Daher ist die Nachbearbeitung ein integraler Bestandteil des Fertigungsprozesses.
Spannungsarmglühen: Dies ist ein obligatorischer erster Schritt, um Verformungen oder Risse während der Stützstrukturentfernung oder der weiteren Bearbeitung zu verhindern.
Heißisostatisches Pressen (HIP): Für sicherheitskritische Bauteile in der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik wird HIP eingesetzt, um interne Mikroporosität zu schließen und so die Ermüdungslebensdauer und Bruchzähigkeit zu verbessern.
Lösungs- und Alterungsbehandlung: Die meisten ausscheidungshärtenden Superlegierungen wie Inconel 718 erfordern spezifische Lösungs- und Alterungszyklen, um ihre optimalen mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
CNC-Bearbeitung: Kritische Schnittstellen, Gewinde und Dichtflächen erfordern fast immer eine Präzisionsbearbeitung, um enge Toleranzen und die gewünschte Oberflächengüte zu erreichen, z. B. eine „As-Machined“-Oberfläche oder besser.
Oberflächenveredelung: Verfahren wie Elektropolieren verbessern die Oberflächenglätte und Korrosionsbeständigkeit, während Trowalisieren (Tumbling) effektiv zum Entgraten ist. Für extreme Umgebungen können thermische Beschichtungen aufgetragen werden.
