Betrachtung zur Pulvernutzungsdauer beim Laser-Sintern und Einfluss der Prozessführung auf die Entstehung von Ausschussbauteilen

Abstract

Bei der Verwendung von Polyamid-Pulvern beim Laser-Sintern treten in Abhängigkeit von der Verweilzeit in der Prozesskammer „Alterungseffekte“ im Material auf. Die Verwendung von gealtertem Pulver im Prozess kann ohne ausreichendes Auffrischen mit Neupulver vor allem durch Auftreten des sogenannten Orangenhauteffektes zu Ausschussbauteilen führen. Die Ursachen hierfür liegen in einem Molekülaufbau durch Nachpolymerisation. Zur Charakterisierung dieser „Materialalterung“ hat sich beim Laser-Sintern die MVR-Messung etabliert. Der Zusammenhang von Pulveralter und Bauteileigenschaften bzw. der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Nutzungsdauer des Pulvers ist dagegen kaum untersucht. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurde daher Pulver verschiedener Alterungszustände von Neupulver bis zum Ausschusspulver auf einer EOS Formiga P100 verarbeitet und die resultierenden Pulver-, Verarbeitungs- bzw. Bauteileigenschaften in Abhängigkeit verschiedener Prozessparametereinstellungen charakterisiert. Als Pulvereigenschaften wurden hierzu der Hausner-Wert zur Beurteilung der Pulverfließfähigkeit, der MVR-Wert zur Charakterisierung der Materialalterung sowie die Packungsdichte in der Prozesskammer zur Überprüfung des Auftragsverhaltens untersucht. Die mechanischen Eigenschaften, die Dichte sowie die Oberflächenqualität wurden für die Beurteilung der Bauteilqualität herangezogen. Als mögliche Einflussgrößen auf das Auftreten von Orangenhaut bzw. auf einen alterungsbedingten Abfall der Bauteileigenschaften wurden die Laser, der Hatchabstand sowie die Streckenenergiedichte des Outline-Lasers untersucht. Ziel der Untersuchungen ist, den Zeitpunkt des Auftretens von Ausschusskriterien zu bestimmen und durch Variation von Prozessparametern zu beeinflussen.