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Additive Fertigung von Refraktärmetallen

Mit der additiven Fertigung reformieren wir die Produktion hochkomplexer Bauteile aus Refraktärmetallen, die mit herkömmlichen Verfahren nicht herstellbar wären. Das spart Material und Kosten, bringt mehr Flexibilität in der Produktentwicklung, kürzere Entwicklungszyklen sowie eine nachhaltigere Produktion. Mit über einem Jahrhundert Erfahrung und als weltweit führender Hersteller von Molybdän- und Wolframkomponenten wissen wir genau, was unsere Materialien können.

Die Vorteile der additiven Fertigung bei Plansee auf einen Blick:

  • Alles aus einer Hand: Vom Pulver bis zum fertigen Bauteil

  • Werkstoff- und Prozess-Know-How

  • Schnell und flexibel - vom Prototypen bis zur Serie 

  • Integration mehrerer Funktionen in ein Bauteil

  • (Near-)net-shape-Fertigung

  • Nachhaltig und ressourcen-schonend

Kompetenzen

Komplexe Bauteile durch innovative Verfahren

Indem dreidimensionale Strukturen Schicht für Schicht aufgebaut werden, können Bauteile aus Refraktärmetallen 3D gedruckt werden. Dadurch entfällt ein mehrteiliges Assemblieren. So fertigen unsere Experten komplexe Komponenten aus Molybdän, Wolfram, Wolfram-Schwermetall sowie deren Legierungen. Ob Freiformflächen, Hinterschneidungen oder innenliegende Strukturen: Mittels additiver Fertigung lassen sich Komponenten mit solchen Eigenschaften monolithisch und mit höchster Präzision herstellen. Das Ergebnis sind innovative Designs sowie eine Verbesserung der Produktperformance, die etwa in der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik und Automobilindustrie zum Einsatz kommen. 

Mo-Beispiel-Bauteil mit unterschiedlichen Ausrichtungen der Oberfläche und integrierten Gitterstrukturen

Wolfram-Beispiel-Bauteil mit unterschiedlichen Ausrichtungen der Oberfläche und integrierten Gitterstrukturen

Beispielbauteil

Gasleitrohr mit geringem Strömungswiderstand und hoher thermischer Abschirmwirkung

W-Gitterstrukturen für unterschiedliche Strahlenabschirmungen

Wolfram-Gitterstrukturen für Strahlungsabschirmungen

Komplex geformtes Bauteil mit hoher Dichte (>18 g/cm³) aus Wolfram-Schwermetall

Komplex geformtes Bauteil mit hoher Dichte (>18 g/cm³) aus Wolfram-Schwermetall

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Video

Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Möglichkeiten des 3D-Drucks im Video:

Beratung

Beratung von Anfang an

Für die erfolgreiche additive Fertigung ist es wichtig schon in der Designphase die Produktanforderungen und Herstellmethode abzustimmen. Ausgehend von Ihren individuellen Anforderungen begleiten Sie unsere Entwicklungsexperten und Ingenieure von der Prototypenfertigung bis zum fertigen Produkt. Dabei setzen wir auf Expertise im eigenen Haus: Von der Auswahl des passenden Werkstoffs und des idealen Fertigungsverfahrens über die Modellierung mit Hilfe von Topologieoptimierung bis hin zur Simulation der Komponente. So designen wir Ihr Produkt genau nach Ihren Bedürfnissen und stellen sicher, dass unsere Bauteile Höchstleistung liefern.     

Werkstoffe

Das richtige Material und Fertigungsverfahren 

Mit über 100 Jahren Erfahrung kennen wir die Eigenschaften unserer Materialien ganz genau. Darüber hinaus haben wir uns in den letzten 15 Jahren intensiv mit der Entwicklung verschiedener additiver Fertigungstechnologien für Refraktärmetalle beschäftigt. Dadurch sind wir in der Lage, je nach Bauteilgröße und den gewünschten Anforderungen, das geeignete Druckverfahren und den geeigneten Werkstoff auszuwählen:

   

Vefahrensmöglichkeiten

Direkte additive Fertigungsverfahren

 

 

Die Herstellung von reinen Refraktärmetallen und deren Legierungen erfolgt überwiegend durch gezieltes Aufschmelzen der einzelnen Schichten aus dem Pulverbett auf unseren speziell dafür ausgelegten Maschinen. Dafür verwenden wir hochenergetische Laser- oder Elektronenstrahlung, um das Metallpulver direkt lokal aufzuschmelzen und somit das Bauteil Lage für Lage aufzubauen. Erst mit dem Zusammenspiel von angepassten Pulvern, optimierten Prozessparametern und einer maßgeschneiderten Anlage ist es möglich, gedruckte Refraktärmetallbauteile für höchste Anforderungen zu fertigen.

Sinterbasierte additive Fertigungsverfahren

Werkstoffe, die im gesinterten Zustand (as-sintered) schon ihre gewünschten Eigenschaften zeigen, verarbeiten wir über sinterbasierte additive Fertigungsmethoden. Dabei werden Metallpulver in Verbindung mit organischen Bindemitteln zu einem sogenannten Grünling verarbeitet, egal ob über Feedstock, Granulat, Filament oder Suspension.

Der Grünling wird in weiteren Prozessschritten zu einem metallischen Bauteil verarbeitet. Beispiele für diese Werkstoffe sind dichte Wolframschwermetalle sowie poröse Wolfram- und Molybdän-Körper.

   

Herstellung des Feedstocks und des Filaments

Um die Werkstoffe zu verarbeiten, muss die feste Materialkomponente in Pulverform zunächst mit einem Polymersystem gemischt werden. Diese Mischung wird als Feedstock bezeichnet. Für die Aufbereitung des Feedstocks wird zuerst das Pulver durch Filtrieren, Granulieren, Mahlen, Mischen und/oder Sprühtrocknen aufbereitet. Die Mischung der Feedstock-Komponenten erfolgt bei kleinen Mengen in einem Kneter und bei größeren Mengen in einem Extruder. Dabei muss darauf geachtet werden, dass das Pulver im Bindersystem homogen verteilt wird. Nach diesem Mischvorgang wird der Feedstock weiter zu Granulat verarbeitet. 

Dieses kann je nach Formgebungsverfahren direkt oder über die Zwischenstufe eines Filaments für den Druck von Bauteilen verwendet werden. Die Herstellung des Feedstocks variiert je nach Fertigungsverfahren und Werkstoff. 

Optimale Qualität von 3D gedruckten Komponenten

Engste Toleranzen halten wir über die Nachbearbeitung, wie Fräsen, Schleifen oder Polieren ein. Wenn es um die Qualität unserer Produkte geht, machen wir keine Kompromisse. Mit modernsten Methoden, wie optischen und taktilen Messtechniken sowie der Ultraschallprüfung stellen wir sicher, dass unsere Produkte den höchsten Qualitätsansprüchen standhalten.

Unsere hausinternen akkreditierten Prüflabore stehen für die chemische, mechanisch-technologische, metallphysikalische und zertsörungsfreie Prüfung zur Verfügung.

Neben der Herstellung von Bauteilen aus unseren Werkstoffen verarbeiten wir auch andere Materialien wie Keramiken und Kunststoffe, um unsere Produkte zu verbessern oder deren Fertigung zu ermöglichen. So lassen sich beispielsweise wiederverwendbare Maskierungen für Beschichtungsprozesse drucken oder komplexe Fügeverbindungen mit eigens entwickelten und gedruckten Schutzgasdüsen vor Oxidation schützen. Mit unseren verschiedenen Technologien der additiven Fertigung ermöglichen wir die Herstellung immer komplexerer Baugruppen aus Hochleistungswerkstoffen, wie Abschirmungen in der Medizintechnik, Gießkerne

für den Leichtmetallguss sowie hochfeste und verschleißbeständige Molybdänbauteile für den Kunststoff-Spritzguss. 

Nachhaltigkeit

Nachhaltigkeit bei der additiven Fertigung

Durch seine Innovationskraft unterstützt Plansee seine Kunden, nachhaltigere Produkte zu entwickeln. Die additive Fertigung bietet als nachhaltiges Fertigungsverfahren folgende Vorteile:

  • Materialeffizienz: Durch die endkonturnahe Fertigung (Net-Shape und Near-Net-Shape) fällt kaum Materialverschnitt an.
  • Energieeinsparung: Für additiv hergestellte Produkte entfallen energieintensive thermomechanische Umformprozesse wodurch Energiebedarf und CO2-Ausstoß gesenkt wird.
  • Kleinerer CO2-Fußabdruck: Die Maschinen werden elektrisch mit grünem Strom betrieben.
  • Recycling: Metallische Abfälle und Rückstände werden zu 100 Prozent in den Kreislauf wieder zurückgeführt.
  • Nachhaltige Rohstoffe: Mit zahlreichen Maßnahmen stellen wir sicher, dass wir Rohstoffe nur aus sozial, ethisch und ökologisch unbedenklichen Quellen beziehen.

Nicht nur bei der Herstellung selbst, sondern auch bei der Anwendung der Produkte, gibt es große Potenziale zur Reduzierung von CO2-Emissionen und einer ressourcenschonenden nachhaltigen Produktion

Kontakt
Wir haben Ihr Interesse geweckt? Dann kontaktieren Sie uns gern und lassen uns gemeinsam die Produkte der Zukunft entwickeln:
  • Bernhard Mayr-Schmölzer

    Bernhard Mayr-Schmölzer

    Head of Additive and Joining Technologies

    +43 5672 600 193380