Seit über fünf Jahren unterstütze ich Unternehmen bei der Einführung konturnaher Kühlung durch den Metall-3D-Druck. Doch obwohl bekannt war, dass eigentlich nur Werkzeugeinsätze aus 1.2709 standardmäßig im Metall-3D-Druck hergestellt werden können, war auf fast allen Messen, Vorträgen oder Werkzeugbauevents, immer die erste Frage: „Könnt ihr auch den Stahl H11/H13 im Metall-3D-Druck herstellen?“ Endlich kann ich mit „ja“ antworten.
Bisher hatte der höhere Kohlenstoffgehalt ein prozesssicheres Herstellen von Bauteilen dieser Materialien im Metall-3D-Druck verhindert. Doch durch eine Erwärmung der Substratplatte auf 500 Grad Celsius können genau diese Materialien prozesssicher gedruckt werden.
Bisher war eine Vorwärmung von 200 Grad Celsius der industrielle Standard im metallischen 3D-Druck. Dies war ein Kompromiss: Das Vorheizen induziert weniger Eigenspannungen. Andererseits hat es den Nachteil, dass es das Pulverrecycling erschwert aufgrund der längeren Abkühlzeit.
Kein Kompromiss mehr nötig
Der Metall-3D-Druck im Pulverbett hat sich in den letzten 15 Jahren zum erfolgreichsten, industriellen Additivverfahren für Metalle entwickelt. Mit der allmählichen Etablierung in der Serienproduktion steigen jedoch auch die Anforderungen der Industrieunternehmen an das Verfahren. Neben dem allgemeinen Wunsch nach kürzeren Produktionszeiten werden vor allem eine höhere Bauteilqualität und eine zuverlässige Erstproduktion gefordert - auch komplexe Teile sollen daher von Anfang an ohne Annäherungsversuche gelingen.
Mit der neuen TruPrint 5000 der Firma TRUMPF in Ditzingen, braucht es den oben genannten Kompromiss zwischen weniger Eigenspannung und Recycelbarkeit nicht mehr. Diese Maschine wurde von Beginn an für die 500 °C Anwendung konzipiert und entwickelt, so dass sie die notwendige Prozessstabilität auch bei kohlestoffhaltigen Stählen einhalten kann.
Versuche bei TRUMPF konnten bestätigen, dass sich dank der 500-Grad-Vorwärmung die hochkohlenstoffhaltigen Legierungen wie H11 (1.2343) und H13 (1.2344) mit dem Metall-3D-Druck wirklich prozesssicher verarbeiten lassen. Dies ist vor allem für den Werkzeug- und Formenbau interessant, da diese Branche bevorzugt diese Stähle einsetzt und einen besonders großen Nutzen ziehen kann.
Im Folgenden möchte ich aufzeigen, wie durch das 500-Grad-Vorwärmen mit dem 3D-Druck im Pulverbett erstmals auch kohlenstoffreiche Legierungen zuverlässig verarbeitet werden können.
Weiter möchte ich beschreiben, wie die Vorwärmtechnik so in den Fertigungsprozess integriert werden kann, dass eine maximale Auslastung des Metall-3D-Druckers erreicht wird und - trotz der hohen Temperaturen - das Restpulver problemlos recyceltwerden kann.
