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Jan 14, 2024

Die PSI-Zerstäubung optimiert Aluminiumpulver für den 3D-Druck

29. September 2022 Teilen Sie es in Ihrem Netzwerk: Phoenix Scientific Industries (PSI), Hailsham, East Sussex, Großbritannien, meldet eine wachsende Nachfrage nach seinen fortschrittlichen Zerstäubungssystemen zur Verarbeitung von Aluminium.

29. September 2022

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Phoenix Scientific Industries (PSI), Hailsham, East Sussex, Großbritannien, meldet eine wachsende Nachfrage nach seinen fortschrittlichen Zerstäubungssystemen zur Verarbeitung von Aluminium. Mit seiner HERMIGA-Zerstäuberreihe bietet PSI seinen Kunden ATEX-zertifizierte Geräte zur Herstellung hochwertiger kugelförmiger Aluminiumpulver. Die Partikelgrößenverteilung kann an den Endverbraucher angepasst werden, wodurch hohe Ausbeuten erzielt werden – auch am feineren Ende des Bereichs für Anwendungen wie die additive Fertigung mit Laserstrahl-Pulverbettfusion (PBF-LB). Das HERMIGA-Portfolio reicht von Forschung und Entwicklung bis hin zu Hochleistungssystemen im Produktionsmaßstab und wird sowohl im Batch- als auch im kontinuierlichen Gießmodus angeboten. Ergänzt wird dies durch die PSI-Entwicklungsaktivitäten in der Pulvermetallurgie und die Pulververarbeitungstechnologie für die Postproduktion.

Aluminium ist ein reaktives Metall mit geringer Dichte und einer Affinität zu Sauerstoff, erklärt PSI. In der Natur kommt es in Form von Verbindungen vor, wobei Bauxit (hauptsächlich Aluminiumoxid) der häufigste Rohstoff für die Herstellung von reinem Aluminiummetall ist (ein energieintensiver Prozess, der eine elektrolytische Reduktion erfordert). Als reaktives Metall ist Aluminium sowohl brennbar als auch potenziell brennbar. Bei bestimmten chemischen Reaktionen werden auch brennbare Gase freigesetzt (z. B. 2Al + 3H2O = Al203 + H2). An der Luft bildet Aluminium leicht eine stabile Oxidschicht und nach der Beschichtung werden Massenteile häufig in vielen alltäglichen Anwendungen verwendet.

In Pulverform erhöht sich jedoch der Risikofaktor aufgrund der größeren Oberfläche und die Möglichkeit einer Verbrennung ist allgemein anerkannt. Gerade die Eigenschaften, die bei Produktion und Handhabung zu Herausforderungen führen können, können Aluminiumpulver auch für eine Vielzahl von Anwendungen sehr nützlich machen, darunter thermische Spritzbeschichtungen, die Herstellung von Farben, additive Fertigung, Katalysatoren, Festtreibstoffe, Feuerwerkskörper und Sprengstoffe.

Das Wachstum der additiven Fertigung hat die Entwicklung neuer Zusammensetzungen gefördert, die besonders für die einzigartigen Schmelz- und Erstarrungseigenschaften von Laser- und Elektronenstrahl-AM-Prozessen geeignet sind. Viele dieser Legierungen enthalten reaktive Elemente – wie die seltenen Erden Ti und Zr – und erfordern die sauberen Vakuum-/Inertgas-Schmelz- und Zerstäubungstechniken, die in den HERMIGA-Zerstäubern der Serie 120 im Produktionsmaßstab von PSI zur Verfügung stehen. Ein solcher Zerstäuber wurde kürzlich in der Metallpulveranlage von IRT M2P in Uckange, Frankreich, installiert. Die Installation sei mit gewissen Herausforderungen verbunden, erklärte PSI, da die größeren Zerstäuberkomponenten durch das Dach installiert werden müssten, um in ein bestehendes hohes Gebäude mit begrenzter Stellfläche zu passen.

PSI berichtet, dass es auch an der Entwicklung der A20X™-Aluminiumlegierung für die additive Fertigung gearbeitet hat. Diese Legierung weist aufgrund der Dispersionshärtungseffekte ihres TiB2-Gehalts eine besonders gute Hochtemperaturfestigkeit auf und wurde im Rahmen des von NATEP geförderten Projekts entwickelt.HochSbrauchenAaus LichtP Pulver für die additive Fertigung“ (HIGHSAP). Das Konsortium brachte Aeromet (Hauptpartner), PSI, Renishaw und Rolls Royce zusammen, um das durch Zerstäubung hergestellte A20X-Pulver zu optimieren, um Eigenschaften zu erzielen, die am besten für die AM-Produktionsanforderungen für Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Automobilanwendungen geeignet sind. Mit den vom PSI hergestellten Pulvern fertigte das Konsortium additiv mechanische Prüfkörper und Komponenten. Durch das gebündelte Fachwissen und die Fähigkeiten des Konsortiums wurden die folgenden Raumtemperatureigenschaften erreicht: Höchstfestigkeit von 511 MPa, Streckgrenze von 440 MPa und Dehnung von 13 % (es wurden auch Tests bei erhöhter Temperatur durchgeführt). AT20X-Pulver ist jetzt im Handel erhältlich.

In den letzten vier Jahren ist PSI in den Bereich der Wirbelschichttechnologie eingestiegen. FBRs sind äußerst vielseitig bei der Verarbeitung von Pulvern, sowohl metallischen als auch anderen. Zu den Anwendungen gehören Wärmebehandlungen, chemische Reaktionen und die Beschichtung mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) von Pulvern in großen Mengen, die auf kommerziell attraktive Volumina skaliert werden können. Aufgrund der Stoff- und Wärmeübertragungseigenschaften eines Wirbelbetts eignen sie sich besonders für die Verarbeitung bei erhöhter Temperatur, während der Druck leicht angepasst werden kann, um die Leistung zu optimieren.

Die „Etablierung einer in Großbritannien ansässigen Pulverlieferkette fürIngineriertPow Das Projekt von Ders (ENGPOW) nutzte die FBR-Technologie zur Pulververarbeitung mit dem Endziel, beschädigte Aluminium-Flugzeugzellenkomponenten vor Ort durch Kaltspritzen zu reparieren. Herkömmliche Schweißreparaturen können nicht verwendet werden, da dies die Härte der Substratlegierung in der Wärmeeinflusszone (HAZ) negativ beeinflussen würde. Die Kaltspritzreparatur bietet eine substratverträgliche Alternative, wird jedoch durch die geringe Abscheidungseffizienz beim Spritzen relevanter Aluminiumqualitäten beeinträchtigt. Um das Problem zu lösen, entwickelte das Konsortium maßgeschneiderte Wärmebehandlungen, um das Pulver zu erweichen, was zu einer stärkeren Verformung der Partikel und damit zu einer stärkeren Bindung an das Substrat führte. Um dies zu erreichen, wurde eine von PSI entwickelte FBR-Plattform zur Lösungswärmebehandlung des Pulvers verwendet, gefolgt von Extraktion, schnellem Abschrecken und Kühllagerung bei -40 °C, um den Beginn der natürlichen Aushärtung zu verhindern. Das Konsortium bestand aus PSI (federführender Partner), TWI und Alphatek Hyperformance Coatings mit beratender Funktion von BAE Systems. Oben ist ein am PSI betriebener FBR mit entferntem Sicherheitsbehälter abgebildet, zusammen mit einem Niedertemperaturanalogon, das zur Ermittlung der Fluidisierungseigenschaften des Aluminiumpulvers vor der Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur verwendet wird.

PSI hat kürzlich die Technologie zur Herstellung äquimolarer Aluminium-Lithium-Legierungspulver entwickelt. Aufgrund der extrem geringen Dichte von Li, 534 kg/m3, bereitete das Legieren einer solch hochvolumigen Fraktion im Vergleich zu den bekannteren Strukturvarianten mit bis zu 2,45 Masse-% Li erhebliche Schwierigkeiten. Dies führte in Verbindung mit dem hohen Dampfdruck von Li zu Schwierigkeiten sowohl beim Legieren als auch bei der anschließenden Pulverhandhabung. Angesichts der geringen verlässlichen Daten zur Explosionsfähigkeit und der Tendenz zu heftigen Reaktionen mit Wasser mussten überarbeitete Passivierungsverfahren entwickelt werden. Bei einem Kunden wurde eine Produktionsanlage installiert, die nun in Betrieb ist.

PSI wird auf der diesjährigen Formnext ausstellen, die vom 15. bis 18. November in Frankfurt am Main stattfindet. Das Unternehmen befindet sich in Halle 12.0 – Stand B14.

www.psiltd.co.uk

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