3D-gedruckte Formen für Titanguss-Anwendungen

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GP 07-08/2015
Titanlegierungen gehören zu den vielseitigsten verfügbaren Legierungen mit hoher spezifischer Festigkeit und hervorragender Korrosionsbeständigkeit. Durch die hohen Kosten, die teilweise vom Gießprozess herrühren, wurde ihre technische Verwendbarkeit als Guss-Komponenten eingeschränkt. Wegen der starken Reaktionsfähigkeit mit Sauerstoƒ sind die derzeitigen Technologien zur Produktion von Titan-Gussteilen auf Graphitkokillen und Feinguss konzentriert. Diese beiden Methoden beinhalten viele Arbeitsschritte und benötigen umfangreiches Equipment. In der letzten Zeit haben sich 3D-Druckanlagen zu einer jederzeit verfügbaren Technologie entwickelt, welche die erforderliche Genauigkeit zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Formen und Kernen für Gussteile besitzt. Die University of Northern Iowa hat mit Förderung durch das Verteidigungsministerium Form-Technologien und Form-Materialien für das Gießen von Titan in Formen entwickelt, die mittels 3D-Drucker hergestellt werden. Dieses System bietet außerordentliche Flexibilität beim Design und reduziert die Zeit, die Anzahl der Arbeitsschritte und die Komplexität bei der Produktion von Titan-Gussteilen. Es wurde entwickelt, um der hohen Reaktionsfähigkeit des flüssigen Titans mit dem Formmaterial Rechnung zu tragen, und um die Dicke der Alpha-Case-Schicht zu reduzieren. Der Umfang der Untersuchung war auf 3D-gedruckte Formen beschränkt, obwohl die entwickelte Technologie auch bei konventionellen Formen angewandt werden könnte.

Einführung
Das Gießen von Metallen bleibt die vielseitigste dem Menschen bekannte Technologie des Formens von Metall. Kein anderes Verfahren bietet die Möglichkeit, komplizierte Innengeometrien zu einem Bruchteil der Kosten von konkurrierenden Technologien abzubilden. Gewöhnlich können konventionelle Materialien aus Eisen oder Nichteisen mit komplizierten Konturen gegossen werden, in Größen von wenigen Gramm bis hin zu mehr als hundert Tonnen. Die Verwendung von Titan als Gussmaterial jedoch wurde durch dessen Reaktionsfähigkeit mit Sauerstoff in der Atmosphäre oder mit Sauerstoff in den Behältern, die das Flüssigmetall enthalten, sehr eingeschränkt. Titan ist so fest wie Eisen, aber über 40% leichter.
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