Recycling von additiv gefertigten Kuben aus Ti64

Die additive Fertigung mit Metallpulvern wird bei der Herstellung von Prototypen und Kleinserien eingesetzt. U.a. verhindern die hohen Kosten der Pulverherstellung derzeit einen Sprung in die Massenfertigung, weshalb das mechanische Recycling eine Option bietet, diese Materialkosten zu senken und somit die An-wendungsbreite der additiven Fertigung zu vergrößern. Der vorliegende Beitrag behandelt, ob durch Zerkleinerung und Klassierung ein einsatzfähiges Pulver für die additive Fertigung generiert werden kann. Dazu wurde in einem ersten Schritt geprüft, in welchen Größenfraktionen ein rezykliertes Pulver anfällt und welche Partikelformverteilungen erzeugt werden können. Für diese Überprüfung wurden Kuben aus Ti-6Al-4V in einer Hammermühle mit unterschiedlicher Intensität zerkleinert. Bereits durch diese einzelne Zerkleinerungsstufe könnten bis zu 50 Ma.-% in einer Zielfraktion kleiner 125 μm erzeugt wurden. Die Kornformverteilungen dieser Fraktion ähneln der von Frischgut, weshalb auf ein annähernd gleiches Fließ- und Verarbeitungsverhalten bei der additiven Fertigung geschlossen werden kann.

Die additive Fertigung findet bereits Einsatz in der Prototypenherstellung sowie in der Produktion von Kleinserien. Jedoch werden für die Massenproduktion weiterhin konventionelle Fertigungsmethoden verwendet, da der Einsatz von Metallpulvern unter anderen mit hohen Materialkosten verbunden ist. Hintergrund ist hier die Verwendung hochwertiger Legierungen, welche derzeit mittels Gasverdüsens hergestellt werden (DebRoy et al. 2018).
Das mechanische Recycling stellt eine Möglichkeit dar, die Materialkosten zu senken. Dahingehend stellen sich die Grundfragen nach erzielbaren Partikelgrößen- und Partikelformverteilungen sowie die Gewährleistung einer guten Fließcharakteristik. Die entsprechende Eigenschaftsfunktion wurde anhand von Bruchstücken additiv gefertigter Kuben aus Ti-6Al-4V untersucht. Ziel war, den Zusammenhang der Zerkleinerungsintensität mit der Partikelgrößen- und Partikelformverteilung sowie dem Fließverhalten modellhaft beschreiben zu können.
Es wurden additiv gefertigte Kuben der Legierung Ti-6Al-4V mit einer Kantenlänge von 10 mm verwendet, wobei ein Altpulver und Neupulver miteinander verglichen wurden. Neupulver stellt ein handelsübliches Pulver dar. Altpulver hingegen wurde bereits beim Drucken verwendet und war dabei Bestandteil des Pulverbetts, welches das zu druckende Bauteil umgibt. Nach der Herstellung wird dieses Pulverbett üblicherweise mittels Klassierung (< 125 μm) abgetrennt und das Feingut erneut zum Drucken ver-wendet. Durch die thermische Beanspruchung während des Druckprozesses ändern sich die Oberflächenmorphologie der Partikel sowie ihre Gefügestruktur (Gorsse et al.
2017, Das 2003, Ghods et al. 2020). Daher weist das Neupulver eine glatte, das Altpulver eine raue Oberfläche und entsprechende Unterschiede im Fließverhalten auf (Tang et al. 2015, Nandwana et al. 2016).



Copyright: © Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben
Quelle: Recy & Depotech 2020 (November 2020)
Seiten: 4
Preis: € 2,00
Autor: M.Sc. Robert Kratzsch
Dr.-Ing. Thomas Mütze
Professor Dr.-Ing. Urs Alexander Peuker
 
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