{"id":3736,"date":"2025-08-07T20:08:28","date_gmt":"2025-08-07T12:08:28","guid":{"rendered":"https:\/\/chiggofactory.com\/?p=3736"},"modified":"2025-08-07T20:08:32","modified_gmt":"2025-08-07T12:08:32","slug":"guide-to-metal-3d-printing","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/chiggofactory.com\/de\/guide-to-metal-3d-printing\/","title":{"rendered":"Anf\u00e4ngerleitfaden zum Metall 3D -Druck"},"content":{"rendered":"\n

Metall 3D -Druck geht schnell vor - mit schnelleren Build -Geschwindigkeiten, besserer Materialleistung und breiteren Anwendungsbereichen. Dieser Leitfaden zeigt Ihnen, wie Sie das Beste aus der Metall -Additive Manufacturing (AM) herausholen: Wir werden \u00fcber die Haupttypen von Metall -3D -Drucktechnologien, die gemeinsamen Materialien und \u00fcber die Kosten sprechen. Wir werden auch Metall AM mit subtraktiv (subtraktiv () vergleichen (CNC -Bearbeitung<\/a>) und formative Methoden (Metallguss), damit Sie den richtigen Prozess f\u00fcr Ihren Teil, Ihr Budget und Ihre Zeitleiste ausw\u00e4hlen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Was ist Metall 3D -Druck?<\/h2>\n\n\n\n
\"metal<\/figure>\n\n\n\n

\u00c4hnlich wie bei allen anderen 3D -Druckprozessen (z. B. Polymer -3D -Druck) bauen Metall 3D -Drucker Teile, indem sie Material jeweils eine Schicht basierend auf einem digitalen 3D -Design hinzuf\u00fcgen - daher der Begriff additive Herstellung. Nur dieses Mal verwendet das Verfahren Metallpulver, Draht oder Polymergebundenes anstelle von Kunststoffen.<\/p>\n\n\n\n

Auf diese Weise k\u00f6nnen Teile mit Geometrien gebaut werden, die mit traditionellen Methoden und ohne Bedarf an speziellen Werkzeugen wie Formen oder Schneidwerkzeugen nicht hergestellt werden k\u00f6nnen. Ebenso wichtig ist, dass die zunehmende geometrische Komplexit\u00e4t nur geringe Auswirkungen auf die Baukosten hat, sodass organische, topologie optimierte Strukturen praktisch sind. Die resultierenden Teile sind leichter (typischerweise eine Gewichtsreduzierung von 25% \u201350%) und h\u00e4ufig steifer, was f\u00fcr die Luft- und Raumfahrt und andere Hochleistungsfelder von entscheidender Bedeutung ist.<\/p>\n\n\n\n

Diese Entwurfsfreiheit erm\u00f6glicht auch die Konsolidierung der Montage: Mehrere Komponenten, und alle ihre Befestigungselemente, Fugen und Leckwege k\u00f6nnen zu einem einzigen gedruckten Teil werden, der mehrere Funktionen gleichzeitig ausf\u00fchrt. Arbeitsabf\u00e4lle, Lead -Zeiten schrumpfen und die Wartung ist einfacher, da weniger zu versammeln, auszurichten oder zu bedienen. Der Metall -3D -Druck ist jedoch im Vergleich zu vielen herk\u00f6mmlichen Methoden immer noch teuer und konkurriert noch nicht mit den Einheitenkosten bei h\u00f6heren Volumina.<\/p>\n\n\n\n

Eine kurze Geschichte des Metall -3D -Drucks<\/h2>\n\n\n\n
\"history<\/figure>\n\n\n\n

In den sp\u00e4ten 1980er Jahren entwickelte Dr. Carl Deckard von der University of Texas den ersten 3D -3D -Drucker, der urspr\u00fcnglich f\u00fcr Kunststoffe entwickelt wurde. Diese Technologie wurde zur Grundlage f\u00fcr das selektive Lasersintern (SLS), eine Methode, die sich sp\u00e4ter auf Metal 3D -Druck erstreckt.<\/p>\n\n\n\n

1991 f\u00fchrte Dr. Ely Sachs vom MIT einen 3D -Druckprozess ein, der heute als Binder -Detting bezeichnet wird. Diese Methode des Metallbindemittels wurde 1995 f\u00fcr Exone lizenziert.<\/p>\n\n\n\n

1995 reichte das Fraunhofer -Institut in Deutschland das erste Patent f\u00fcr das Laserschmelzen von Metallen ein, das den Grundstein f\u00fcr das selektive Laserschmelzen (SLM) legte, eine der am h\u00e4ufigsten verwendeten Methoden f\u00fcr den heutigen Metall -3D -Druck. In dieser Zeit spielten Unternehmen wie EOS und verschiedene Universit\u00e4ten eine Schl\u00fcsselrolle bei der Weiterentwicklung der Technologie.<\/p>\n\n\n\n

Der Metall -3D -Druck wuchs Anfang der 2000er Jahre aufgrund der hohen Ausr\u00fcstungskosten und Materialien langsam. Um 2012, als die Patente f\u00fcr Schl\u00fcsseltechnologien wie SLM, DMLS und EBM zu Ende ging, fielen die Lizenzgeb\u00fchren und \u00f6ffneten die T\u00fcr f\u00fcr neue Konkurrenten. Diese Verschiebung l\u00f6ste Innovation aus und zog gro\u00dfe Investitionen von Unternehmen wie GE, HP und DMG Mori an, senkte die Kosten und beschleunigte die Akzeptanz in verschiedenen Branchen.<\/p>\n\n\n\n

Heute,Nach dem Vorrangforschungsbericht<\/a>Der globale Metall -3D -Druckmarkt wurde im Jahr 2024 mit 9,66 Milliarden USD bewertet und wird voraussichtlich von 12,04 Milliarden USD im Jahr 2025 auf 87,33 Mrd. USD bis 2034 mit einer CAGR von 24,63%wachsen. Der Markt wird von der Nachfrage nach schnellem Prototyping, ma\u00dfgeschneiderten und komplexen Komponenten und wachsenden Nutzungen in Luft- und Raumfahrt- und Automobilzusammenfassungen angetrieben.<\/p>\n\n\n\n

Arten von Metall -3D -Drucktechnologien<\/h2>\n\n\n\n
\"3D<\/figure>\n\n\n\n

Es gibt viele Metall -3D -Drucktechnologien auf dem Markt, aber vier der am h\u00e4ufigsten verwendeten Pulverbettfusion (PBF), Bindemittel -Dets, Metallfusionsablagerungsmodellierung (Metall -FDM) und gerichtete Energieabscheidung (DED). Im Gro\u00dfen und Ganzen fallen sie in zwei Mechanismen: Schmelzen und Sintern.<\/p>\n\n\n\n

PBF- und DED -Schmelzmetall -Ausgangstock (Pulver oder Draht) mit hohen Energiequellen \uff0c wie Laser, Elektronenstrahlen oder B\u00f6gen, um nahezu vollst\u00e4ndige Teile zu erzeugen. Im Gegensatz dazu erzeugen Metal FDM und Binder Jitting zuerst einen \u201egr\u00fcnen\u201c Teil mit einem Polymerbindemittel, und diskutieren Sie ihn dann unter dem Schmelzpunkt. Die endg\u00fcltige Dichte ist in der Regel niedriger als vollst\u00e4ndig geschmolzene Prozesse, und fast immer ist eine zus\u00e4tzliche Nachbearbeitung erforderlich.<\/p>\n\n\n\n

Pulverbettfusion (PBF)<\/h3>\n\n\n\n
\"Powder<\/figure>\n\n\n\n

Die Pulverbettfusion (PBF) wird allgemein als die am h\u00e4ufigsten verwendete Metall -3D -Druckfamilie angesehen. Darunter,Selektives Laserschmelzen (SLM)<\/strong>UndDirektes Metalllasersintern (DMLs)<\/strong>, die seit \u00fcber 20 Jahren verwendet werden, sind heute die technologisch reifsten Metall -3D -Druckprozesse, gefolgt von, gefolgt vonElektronenstrahlschmelzen (EBM)<\/strong>, eine weitere Schl\u00fcsselmethode, die insbesondere f\u00fcr Titanlegierungen in Luft- und Raumfahrt- und medizinischen Anwendungen verwendet wird.<\/p>\n\n\n\n

Der PBF -Prozess beginnt mit dem Vorheizen der Baukammer, die zuerst mit einem inerten Gas gef\u00fcllt ist, zu einer optimalen Temperatur. Eine d\u00fcnne Metallpulverschicht wird dann \u00fcber die Build -Plattform verteilt. Der Laser (in SLM und DMLS) oder Elektronenstrahl (in EBM) wird an das Pulverbett gerichtet, wodurch die Pulverpartikel selektiv schmelzen oder verschmolzen, gem\u00e4\u00df dem Entwurf des Teils. Die Partikel verschmelzen zusammen, um die erste Schicht zu bilden, und die Plattform wird dann leicht abgesenkt. Eine neue Pulverschicht wird \u00fcber die vorherige verteilt, und der Vorgang wird f\u00fcr Schicht wiederholt, bis der Teil vollst\u00e4ndig gebaut ist.<\/p>\n\n\n\n

Da die Bautemperaturen sehr hoch sind (oft> 1000 \u00b0 C f\u00fcr viele Legierungen), sind in der Regel St\u00fctze erforderlich, um das Teil an Ort und Stelle zu halten und zu verhindern, dass sich das Warping an thermischem Stress verhindert. Nach dem Abk\u00fchlen wird das \u00fcbersch\u00fcssige nicht -melzierte Pulver entfernt (geb\u00fcrstet, gesprengt oder abgesaugt), und die St\u00fctzen werden durch Schneiden entfernt oder entfernt oderDraht EDM.<\/a>Der Teil wird dann W\u00e4rme behandelt, um Restspannungen zu lindern und die Materialeigenschaften zu verbessern. Abh\u00e4ngig von den Anforderungen muss der Teil m\u00f6glicherweise zus\u00e4tzliche Veredelungen wie CNC -Bearbeitung ben\u00f6tigt.Polieren<\/a>oder andere Oberfl\u00e4chenbehandlungen, um die gew\u00fcnschte Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t und dimensionale Genauigkeit zu erreichen.<\/p>\n\n\n\n

Merkmale gemeinsamer Pulverbettfusionsmethoden<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Hier ist eine detaillierte Vergleichstabelle f\u00fcr die drei Haupt -PBF -Metall -3D -Drucktechnologien:<\/p>\n\n\n\n

Eigentum<\/strong><\/strong><\/td>Selektives Laserschmelzen (SLM)<\/strong><\/strong><\/td>Direktes Metalllasersintern (DMLs)<\/strong><\/strong><\/td>Elektronenstrahlschmelzen (EBM)<\/strong><\/strong><\/td><\/tr>
Energiequelle<\/strong><\/td>Laser<\/td>Laser<\/td>Elektronenstrahl<\/td><\/tr>
Materialien verwendet<\/strong><\/strong> <\/td>Sph\u00e4rische Metallpulver mit einer einzelnen Schmelztemperatur; Besuchen Sie Aluminiumlegierungen, Titan, Edelstahl, Werkzeugstahl und bestimmte Legierungen <\/td>Sph\u00e4rische Metallpulver mit variablen Schmelzpunkten; Besuchen Sie Edelstahl, Titanlegierungen, Nickellegierungen, Edelmetalle und Werkzeugst\u00e4hle <\/td>Sph\u00e4rische Metallpulver wie Titanlegierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen, Nickel-Superalloys und andere Hochleistungsmaterialien<\/td><\/tr>
Verfahren<\/strong><\/td>Laser schmilzt das Pulver vollst\u00e4ndig, um dichte Teile zu erzeugen<\/td>Lasersintern (schmilzt Pulver, aber es verfl\u00fcssigt es nicht vollst\u00e4ndig)<\/td>Elektronenstrahl schmilzt Pulver in einer Vakuumumgebung<\/td><\/tr>
Volumen aufbauen<\/strong><\/strong> <\/td>Typischerweise klein bis mittel (variiert je nach Maschine) <\/td>Typischerweise klein bis mittel (variiert je nach Maschine) <\/td>Typischerweise gr\u00f6\u00dfere Build Volumina im Vergleich zu SLM\/DMLs erh\u00e4ltlich <\/td><\/tr>
Geschwindigkeit aufbauen<\/strong><\/td>Moderat (abh\u00e4ngig von Laserleistung und Teilkomplexit\u00e4t)<\/td>Moderat (variiert mit Material und Teilgr\u00f6\u00dfe)<\/td>Langsamer (aufgrund der Verwendung von Elektronenstrahl- und Vakuumumgebung)<\/td><\/tr>
Gedruckte Teileigenschaften<\/strong><\/td>Innere Porosit\u00e4t, weniger als 0,2 - 0,5%; hohe Dichte und ausgezeichnete mechanische St\u00e4rke<\/td>Die Teileigenschaften \u00e4hneln SLM, aber es kann aufgrund des Sinterprozesses eine geringf\u00fcgige Porosit\u00e4t mehr auff\u00e4llig sein<\/td>Die Porosit\u00e4t ist im Allgemeinen niedrig, kann aber aufgrund der langsameren Aufbaugeschwindigkeit und der gr\u00f6\u00dferen Schichtdicke etwas h\u00f6her sein als SLM<\/td><\/tr>
Dimensionsgenauigkeit<\/strong><\/td>\u00b1 0,1 mm<\/td>\u00b1 0,1 mm<\/td>\u00b1 0,1 mm<\/td><\/tr>
Typische Buildgr\u00f6\u00dfe<\/strong><\/td>250 x 150 x 150 mm
(bis zu 500 x 280 x 360 mm)<\/td>		250 x 150 x 150 mm
(bis zu 500 x 280 x 360 mm)<\/td>		500 x 500 x 380 mm oder gr\u00f6\u00dfer<\/td><\/tr>
Gemeinsame Schichtdicke<\/strong><\/td>20-50 \u03bcm<\/td>20-50 \u03bcm<\/td>50-150 \u03bcm<\/td><\/tr>
Unterst\u00fctzung<\/strong><\/td>Immer erforderlich<\/td>Immer erforderlich<\/td>Immer erforderlich<\/td><\/tr>
Typische Oberfl\u00e4chenrauheit<\/strong><\/td>Ra 8 - 10 \u03bcm<\/td>Ra 8 - 10 \u03bcm<\/td>RA 20-60 \u03bcm<\/td><\/tr>
Kosten pro Teil<\/strong><\/td>$$$$$<\/td>$$$$$<\/td>$$$$$$<\/td><\/tr>
Schl\u00fcsselanwendungen<\/strong><\/td>Teile mit hoher geometrischer Komplexit\u00e4t (organische, topologie optimierte Strukturen), die hervorragende Materialeigenschaften f\u00fcr die Steigerung der Effizienz der anspruchsvollsten Anwendungen erfordern<\/td>\u00c4hnlich wie SLM<\/td>Hochleistungsanwendungen, die starke, belastbare Teile erfordern, insbesondere in Luft- und Raumfahrt- und medizinischen Implantaten, in denen Titanlegierungen und andere hochfeste Materialien ben\u00f6tigt werden<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Bindemittel Jitting<\/h2>\n\n\n\n
\"Binder<\/figure>\n\n\n\n

Bindemittel-Jetting wurde urspr\u00fcnglich verwendet, um Vollfarbprototypen und Modelle aus Sandstein zu erstellen. Im Laufe der Zeit hat es f\u00fcr die Herstellung von Metallteilen beliebt, insbesondere aufgrund der Batch -Produktionskapazit\u00e4ten. W\u00e4hrend des Metallbindemittels -Dattes wird eine d\u00fcnne Metallpulverschicht \u00fcber die Build -Plattform verteilt. Ein mit Tintenstrahld\u00fcsen ausgestattetem Wagen verl\u00e4uft dann \u00fcber das Pulverbett und l\u00e4sst Tr\u00f6pfchen eines Bindmittels (typischerweise eine Mischung aus Polymer und Wachs), um die Metallpartikel miteinander zu verbinden. Sobald eine Schicht abgeschlossen ist, bewegt sich die Build -Plattform nach unten und eine neue Pulverschicht wird angewendet. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der gesamte Teil erstellt wurde.<\/p>\n\n\n\n

Der Druckschritt beim Metallbindemittel -Jetching tritt bei Raumtemperatur auf und beseitigt Probleme wie thermische Effekte wie Verzerrungen und interne Spannungen, die bei Prozessen wie DMLs und SLM auftreten k\u00f6nnen. Unterst\u00fctzungsstrukturen sind nicht erforderlich. Der gedruckte Teil bleibt jedoch in einem \"gr\u00fcnen\" Zustand, was bedeutet, dass er immer noch zerbrechlich ist und eine weitere Verarbeitung erfordert.<\/p>\n\n\n\n

Es gibt zwei g\u00e4ngige Nachbearbeitungsschritte, mit denen der \"gr\u00fcne\" Teil in eine vollst\u00e4ndig feste Metallkomponente umgewandelt wird:<\/p>\n\n\n\n