In der nun veröffentlichten Studie gibt Ampower einen objektiven und unabhängigen Einblick in die aktuellen Möglichkeiten sinterbasierter AM-Technologien im Vergleich zu LB-PBF und Metall-Spritzguss (MIM). Durch die Analyse von über 50 Prüflingen von 8 verschiedenen Systemanbietern zeigt Ampower die Merkmale der verschiedenen Technologien auf. Die umfassende Computertomographie-Analyse (CT) in Zusammenarbeit mit YXLON lieferte ein tiefes Verständnis der geometrischen Genauigkeit und inneren Defekte der verschiedenen Technologien.

Eine große Herausforderung in der additiven Fertigung ist die Bauteildichte. Allen Metall-AM-Prozessen ist gemein, dass Poren und innere Defekte während des 3D-Druckprozesses noch nicht erkannt werden können. Zerstörende Prüfungen offenbaren Fehler nur an den geprüften Bauteilen. In stark regulierten Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik ist die ZfP (Zerstörungsfreie Prüfung) während der Entwicklung und in einigen kritischen Fällen sogar als 100-%-Prüfmethode während der Produktion erforderlich. In der aktuellen Studie hat Ampower mit YXLON zusammengearbeitet, um die Technologiereife modernster 3D-Druckverfahren wie LB-PBF sowie neuer aufstrebender Metalltechnologien zu bewerten.

Porositätsanalyse
Für die Validität einer Porositätsanalyse müssen Qualität und Auflösung des Computertomographie-Bildes (CT-Bildes) berücksichtigt werden. Poren unterhalb der Auflösungsgrenze werden bei der Aufnahme unter Umständen nicht erfasst. Die Quantifizierung der Porosität basiert auf einem Schwellenwert, der den Grauwert dem massiven Material oder Hohlräumen zuordnet. Dieser Wert beeinflusst das Messergebnis massgeblich. Der Vergleich von Computertomographie-Bildern von BJT-, Metall-FDM- und LB-PBF-Teilen bei identischen Scanparametern zeigt bei den BJT- und Metall-FDM-Teilen eine höhere Porenverteilung sowie grössere Defekte. Dies korreliert mit den Ergebnissen der Schliffbildanalyse.

Geometrische Genauigkeit
Die Ergebnisse sinterbasierter AM-Teile zeigen Verzug im Bereich des Aussenrings, der höchstwahrscheinlich während des Sinterprozesses entsteht. Übermässiges und fehlendes Material am Flansch beeinträchtigen die Massgenauigkeit negativ. Dies zeigt sich besonders deutlich beim Metall-FDM-Bauteil. Der hochauflösende CT-Scan ermöglicht die Darstellung der charakteristischen Oberflächenstruktur der verschiedenen AM-Verfahren. Bei allen Technologien sind die spezifischen Vektoren des Materialauftrags während des 3D-Druckprozesses auf der Oberfläche deutlich erkennbar.

Tiefergehende Einblicke in Studien jenseits von NDT
Die Studie schließt mit einer detaillierten Betrachtung der Gestaltungspotenziale und -grenzen. Die größte Herausforderung sinterbasierter AM-Technologien ist der Entbinderungs- und Sinterprozess. Zur Beherrschung dieser notwendigen Prozessschritte ist fundiertes Sinterwissen erforderlich. Die Implementierung sinterbasierter AM-Technologien stellt Early Adopter vor neue Herausforderungen. Insbesondere die Investition in Infrastruktur und Fachwissen über den Sinterprozess sollten nicht unterschätzt werden. Für die Automobil- und Maschinenbauindustrie bieten die Binder-Jetting-Technologie sowie das Metal Fused Deposition Modeling großes Zukunftspotenzial. Sie schließen die Lücke zwischen Gießen und LB-PBF im Hinblick auf Kosten und Produktivität. Bei hoch beanspruchten Anwendungen bleiben EB- & LB-PBF vorerst jedoch die Referenz-AM-Technologien.