Die schnellsten Metallteile der Welt mit Kaltspray

6. Juni 2022

Überschall-Partikelabscheidung / Kaltspray

Überschall-Partikelabscheidung (SPD) oder Cold Spray (CS) ist ein additives Fertigungsverfahren. Während dieses Materialkonsolidierungsprozesses werden mikrometergroße Partikel eines Metalls oder einer Legierung durch eine Spritzpistole, die mit einer De Laval-Raketendüse ausgestattet ist, unter Verwendung eines erhitzten Hochdruckgases wie Helium oder Stickstoff beschleunigt (1). Die Partikel treten mit Überschallgeschwindigkeit aus und verfestigen sich beim Aufprall auf eine feste Oberfläche mit ausreichender Energie, um eine plastische Verformung und Bindung mit dem darunter liegenden Material zu bewirken. Siehe Abb.1 unten.

Abb.1 Schematische Darstellung des Kaltspritzverfahrens (1)

Dieses hochenergetische Festkörperbeschichtungs- und Pulverkonsolidierungsverfahren ist ein effizientes Verfahren zum Auftragen von Metallen, Metalllegierungen und Metallmischungen für zahlreiche Anwendungen. Die Abwesenheit von Wärme während des Prozesses macht es ideal für den Einsatz mit reaktiven Materialien wie Titan, Aluminium und Magnesium. Die Festkörperverarbeitung ermöglicht das Auftragen dicker Beschichtungen, ohne die Maßtoleranz oder die darunter liegende Metallurgie eines Grundteils zu beeinträchtigen, wodurch Kaltspritzen ideal für Rückgewinnungs- und Reparaturprozesse ist. Kaltspray kann auch additiv für Bauteile verwendet werden. Die aufregendste Eigenschaft des Kaltspritzens ist die Geschwindigkeit, mit der es Material mit Auftragsraten von bis zu 6 kg pro Stunde auftragen kann.

SPEE3D – Die Geschichte von Steve und Byron – Vom Solarauto zur additiven Fertigung

Mit der Mission, die additive Fertigung zu vereinfachen, gründeten Byron Kennedy und Steven Camilleri SPEE3D, um Metallteile mit Geschwindigkeit, gleichbleibender Qualität und reduzierten Kosten herzustellen. SPEE3D-Drucker Ermöglichung des kostengünstigsten additiven Metallherstellungsverfahrens der Welt; Sie stellen Metallteile auf dem schnellstmöglichen Weg her und nutzen die Metallkaltspritztechnologie, um Metallteile in Industriequalität in nur wenigen Minuten statt in Tagen oder Wochen herzustellen. SPEE3D verwendet ein patentiertes Verfahren, das die Metallkaltspritztechnologie verwendet, anstatt sich auf Hochleistungslaser und teure Gase zu verlassen, was die Flexibilität des 3D-Metalldrucks zu normalen Produktionskosten ermöglicht. Das Verfahren verwendet Druckluft anstelle von Helium oder Stickstoff, um das Pulver voranzutreiben.

Byron und Steven arbeiten seit über 15 Jahren zusammen. Sie trafen sich ursprünglich als Mitglieder des World Solar Car Challenge-Teams der Charles Darwin University und fuhren zwischen 1987 und 1987 gemeinsam Desert Rose-Rennen (1). Im Jahr 2000 wurde der Desert Rose der Geschwindigkeitsweltrekord von 107 km/h für Solarautos verliehen.

Im Jahr 2002 gründeten sie In Motion Technology (IMT), um die für die Desert Rose entwickelte Axialflussmotortechnologie zu kommerzialisieren. Diese Motortechnologie wird heute weltweit eingesetzt und ist eine der erfolgreichsten kommerziellen Ableger des Solarautorennsports. Mit dem Erlös aus dem erfolgreichen Verkauf von IMT gründeten die beiden SPEE3D.

Die neue von SPEE3D entwickelte additive Fertigungstechnologie, bekannt als Supersonic 3D Deposition (SP3D) (2) schießt Material mit einer Geschwindigkeit von Mach 3 durch eine Strahltriebwerksdüse und wird Schicht für Schicht in geometrischen Mustern auf ein Substrat aufgetragen, das von einem sechsachsigen Roboterarm manövriert wird. Der Roboter bewegt die Platte nach Bedarf, um die spezifischen Geometrien zu erstellen, die von der STL-CAD-Datei (Standard Template Library) vorgegeben werden.

In diesem Prozess bewirkt die schiere kinetische Energie der aufeinander treffenden Partikel, dass sich die Pulver verbinden, um ein hochdichtes Teil mit metallurgischen Eigenschaften zu bilden, die denen eines Metallgusses überlegen sind. Teile können unmittelbar nach dem Bau sicher gehandhabt werden. Mit dem Verfahren können Metallteile 100 bis 1000 Mal schneller gedruckt werden als mit bestehenden 3D-Metalldruckverfahren.

Abb. 2 unten zeigt das Kupferteil, das SPEE3D in nur 11 Minuten gebaut hat(3).

Abb.2 Das Kupferteil, das SPEE3D von SP3D gebaut hat (3).

SPEE3D ist weiterhin ein innovativer Anbieter von metallbasierter additiver Fertigungstechnologie und konzentriert sich auf die Entwicklung, Montage und den Vertrieb von Maschinen und integrierten Systemlösungen auf Basis ihrer patentierten Kaltspritztechnologie. Die innovative Technologie von SPEE3D hat zu einer schnelleren, kostengünstigeren und skalierbareren Produktion als herkömmliche Metalldrucktechniken für Kupfer und Aluminium beigetragen und ermöglicht die Anwendung in mehreren Branchen, darunter Marine, Verteidigung und Raumfahrt (4).

Verweise

  1. https://www.metal-am.com/articles/how-metal-3d-printing-is-going-supersonic-at-spee3d/

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