März 17, 2023

Geschichte von Cold Spray

Was ist Kältespray?

Kaltgasspritzen (CS) ist ein Abscheideverfahren und gehört zur Familie der thermischen Spritzverfahren. Bei diesem Verfahren werden Pulverpartikel durch eine Raketendüse mit Überschallgeschwindigkeit auf ein Substrat oder ein bestehendes Teil geschleudert. Dadurch wird ein Prozess der metallurgischen Verfestigung und Bindung der abgeschiedenen Metallpulverpartikel ausgelöst, der digitale Dateien durch einen schichtweisen Aufbauprozess in endkonturnahe Teile umsetzen kann. Im Vergleich zu gängige Technologien zur additiven Fertigung von MetallenCS bietet mehr Sicherheit, schnellere Fertigung, größere Teile, geringere thermische Auswirkungen und eine höhere Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Materialien.

Kaltgasspritzen (CS) Wichtigste Höhepunkte im Laufe der Geschichte

• 1902: Samuel Thurston wurde mit einem US-Patent die er erstmals 1898 beantragte. Viele betrachten es als Vorläufer der modernen CS-Maschinen, die heute verwendet werden. Das Patent beanspruchte die Fähigkeit, Kupfer- und Aluminiumbeschichtungen auf Kupfer- und Stahlsubstrate aufzubringen.
• 1913: ASM International wurde 1913 gegründet und gilt mit mehr als 20.000 Mitgliedern weltweit als die größte und etablierteste Materialinformationsgesellschaft der Welt. Wenn Sie deren Website besuchen und nach "Kältespray" suchen, finden Sie jahrzehntelang veröffentlichte Forschungsarbeiten zu diesem Thema.
• 1915: Dr. Max Schoop, der als Vater des thermischen Spritzens gilt, wurde mit einem US-Patent die Vielseitigkeit der Verwendung von Feststoffpartikeln anstelle von geschmolzenem Material, um thermische Schäden an Substraten zu vermeiden, die übermäßiger Hitze ausgesetzt sind.
• 1963: Charles Rocheville erhielt eine US-Patent die im Wesentlichen das von Thurston 1902 patentierte Verfahren anwendet, aber eine konvergent-divergente Düse für den Antrieb von Pulverpartikeln mit Überschallgeschwindigkeit verwendet.
• 1980s: Das uns heute bekannte Phänomen der "kalten Gischt" war von russischen Wissenschaftlern entdeckt A. Papyrin und A. Alkhimov während ihrer Forschungsarbeit in Sibirien. Sie stießen auf CS, als sie die Wechselwirkung einer zweiphasigen Überschallströmung von feinem Pulver auf ein festes Substrat untersuchten.
• 1991: Russland erteilt Patent SU1618778 für ein CS-Verfahren und ein Patent SU1618777 für ein CS-Gerät. Insgesamt 37 Erfindungen, die sich speziell auf Kältespray beziehen, wurden zwischen 1991 und 2003 in verschiedenen Ländern als Ergebnis weiterer weltweiter Recherchen patentiert.
• 1993: Dr. Robert McCune, ein Forscher bei der Ford Motor Company, wurde das Filmmaterial des Kältespritzverfahrens gezeigt und lud Dr. A. Papyrin in die Vereinigten Staaten ein, um die Ergebnisse zu demonstrieren.
• 1994: Das Konsortium des National Center for Manufacturing Sciences beginnt mit umfangreichen Kaltgasspritzforschungen. Zu den Mitgliedern gehören die Ford Motor Company, General Electric Aircraft Engines, General Motors Corporation, das Naval Aviation Depot und Pratt and Whitney. 
• 2000: Eine kooperative Forschungs- und Entwicklungsvereinbarung über Kaltgasspritzen wurde von Alcoa, Ford Motor, Pratt & Whitney und Siemens Westinghouse finanziert, um nur einige zu nennen.
• 2008: Militärische Norm des Verteidigungsministeriums der Vereinigten Staaten (MIL-STD-3021) wurde vom US-Verteidigungsministerium veröffentlicht, um die Standardisierung von Kältespray und bewährte Verfahren festzulegen.
• 2015: SPEE3D wurde gegründet und leistete Pionierarbeit mit einer patentierten, revolutionären Methode zur Nutzung der Kaltgusstechnologie, um Metallteile in Industriequalität schneller zu liefern als je zuvor für möglich gehalten.

Zusammenfassung

Das Kaltgasspritzen (Cold Spray, CS) ist ein Abscheidungsverfahren, bei dem die Pulverpartikel mit Überschall beschleunigt werden, um eine metallurgische Verfestigung und Bindung der abgeschiedenen Metallpulverpartikel auf einem Substrat oder einem bestehenden Teil auszulösen. Im Vergleich zu anderen additiven Fertigungstechnologien für Metalle bietet CS mehr Sicherheit, schnellere Fertigung, größere Teile, geringere thermische Auswirkungen und eine bessere Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Materialien. Das Verfahren wurde erstmals 1902 von Samuel Thurston patentiert und seitdem von Forschern und Organisationen weltweit weiterentwickelt. Dies führte schließlich zur Einführung der Militärnorm des US-Verteidigungsministeriums (MIL-STD-3021) im Jahr 2008 für die Standardisierung und die besten Praktiken des Kaltgießens. In jüngerer Zeit, im Jahr 2015, leistete SPEE3D Pionierarbeit bei der patentierten Nutzung der Kaltgusstechnologie zur Entwicklung eines neuartigen additiven Fertigungsverfahrens, mit dem kostengünstige Metallteile in Industriequalität innerhalb weniger Minuten hergestellt werden können.

Wie wir helfen können

Wenn Sie mehr über Kaltgasspritzen und die Produkte von SPEE3D erfahren möchten oder einfach mehr über die additive Fertigung von Metallen wissen möchten, senden Sie uns eine E-Mail an contact@spee3d.com oder rufen Sie uns an:

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Autor: Chris HarrisSPEE3D VP für Verteidigung