Metall- und Kunststoffpulverherstellung für die additive Fertigung – Technische Gase zum Gasverdüsen, Plasmasphärodisieren und Kaltmahlen


Argon und Stickstoff zur Metallpulverherstellung durch Gasverdüsung

Das am häufigsten genutzte Verfahren, um Metallpulver aus Titan-, Aluminium-, Eisen-, Kupfer-, Nickelbasis- und Kobaltbasislegierungen für additive Fertigung herzustellen, ist die Gasverdüsung oder Pulververdüsung. Die aufgeschmolzene Legierung wird dabei durch eine Düse in eine Kammer eingebracht, wo ein inertes Gas – in der Regel Argon oder Stickstoff, seltener Helium – mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit auf die fließende Schmelze trifft. Dadurch entstehen flüssige Metalltröpfchen, die anschließend zu vorwiegend sphärischen Pulverpartikeln abkühlen. Die Gasversorgung für diese Anwendung stellt außergewöhnlich hohe Anforderungen aufgrund des hohen Drucks und des Batch-Betriebs.

Metallpulverherstellung durch Plasmasphärodisieren mit Argon und Argongemischen

Als Ausgangsmaterial für das Plasmasphärodisieren dient Pulver aus Werkstoffen mit hohen Schmelzpunkten, welches in der Regel über kostengünstige Verfahren hergestellt wurde. Das Ausgangspulver wird von oben zugeführt, durch ein Plasma als Energiequelle aufgeschmolzen und dann durch Düsen versprüht. In diesem Prozess werden die zuvor unregelmäßig geformten Pulverpartikel zu kugelförmigen (sphärischen), dichten Pulverpartikeln umgeschmolzen. Der Prozess findet unter Schutzgasatmosphäre statt, bei der in aller Regel Argon oder Argongemische eingesetzt werden. Die Formänderung der Pulverpartikel bewirkt u.a. eine verbesserte Fließfähigkeit, was besonders für die additiven Pulverbettverfahren wichtig ist und so teilweise erst die Verarbeitung mit diesen Verfahren ermöglicht.

Kaltmahlen – Flüssiger Stickstoff und Kohlendioxid zur Kunststoffpulverherstellung

Beim Kaltmahlen werden die Ausgangsstoffe wie beispielsweise Kunststoffe durch tiefkalten flüssigen Stickstoff oder Kohlendioxid abgekühlt und versprödet. Dadurch lassen sie sich vermahlen und in feine Partikel überführen, die Korngrößen bis 50 μm erreichen können. Air Liquide verfügt über die Möglichkeit, Versuche durchzuführen, um Machbarkeit, Mahlparameter und Produktionskosten für die Pulverherstellung abzuschätzen. 

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