Ist Inconel 713C für das laserbasierte Pulverbettverfahren geeignet oder nur für EBM?
Ist Inconel 713C für das laserbasierte Pulverbettverfahren geeignet oder nur für EBM?
Inconel 713C eignet sich sowohl für das laserbasierte Pulverbettverfahren (DMLS/SLM) als auch für das Elektronenstrahlschmelzen (EBM). Obwohl diese ausscheidungshärtende Nickelbasis-Superlegierung ursprünglich für den Feinguss entwickelt wurde, wurde sie für verschiedene Prozesse des 3D-Drucks von Superlegierungen adaptiert.
Die Wahl zwischen Laser- und Elektronenstrahltechnologie ist jedoch nicht willkürlich. Sie hängt stark von der Bauteilgeometrie und der Notwendigkeit ab, Eigenspannungen zu managen. Inconel 713C weist eine hohe Rissanfälligkeit auf, weshalb die Prozessumgebung kritisch ist.
1. Verarbeitung von Inconel 713C mit DMLS/SLM (Laser)
Der Einsatz laserbasierter Systeme für Inconel 713C ist möglich, erfordert jedoch aufgrund der Materialzusammensetzung eine strikte Prozesskontrolle.
Die Herausforderung: Inconel 713C enthält hohe Anteile an Aluminium und Titan (die die Gamma-Prime-Phase bilden). Dies macht es im Vergleich zu Legierungen wie Inconel 718 deutlich anfälliger für Rissbildung während der Erstarrung, insbesondere unter den schnellen Abkühlzyklen eines Lasers.
Prozessanforderungen: Für den Einsatz von DMLS oder SLM ist es entscheidend, vorgeheizte Bauplatten und optimierte Scanstrategien zu verwenden, um thermische Gradienten zu minimieren.
Nachbearbeitung: Bei ermüdungsbeanspruchten rotierenden Teilen (wie kleinen Turbinenschaufeln) ist das Heißisostatische Pressen (HIP) nahezu obligatorisch, um interne Mikrorisse zu schließen und die strukturelle Integrität sicherzustellen.
2. Verarbeitung von Inconel 713C mit EBM (Elektronenstrahl)
EBM ist oft die bevorzugte Methode für spezifische Anwendungen von Inconel 713C, insbesondere bei großen statischen Komponenten.
Spannungsreduzierung: Der EBM-Prozess arbeitet im Hochvakuum und bei hohen Vorwärmtemperaturen. Diese Umgebung reduziert Eigenspannungen und das Risiko von Rissbildung während des Bauprozesses erheblich.
Am besten geeignet für: EBM wird häufig für große statische Komponenten wie Turbinenleitschaufeln und Schaufelbänder bevorzugt. Die Hochtemperatur-Baukammer erfüllt natürlicherweise die thermischen Anforderungen des Materials, ohne dass externe Vorwärmsysteme erforderlich sind, wie sie bei einigen Lasermaschinen zu finden sind.
3. Vergleichstabelle: Laser vs. EBM für Inconel 713C
Faktor | Laser (DMLS/SLM) | EBM |
|---|---|---|
Rissrisiko | Hoch (erfordert Gegenmaßnahmen) | Niedrig (inhärente Prozessstabilität) |
Baumgebung | Argon-/Stickstoffatmosphäre | Hochvakuum |
Typischer Anwendungsfall | Komplexe, hochdetaillierte Teile, die eine HIP-Nachbearbeitung erfordern | Große statische Strukturen (Leitschaufeln, Schaufelbänder) |
4. Obligatorische Nachbearbeitung für alle Verfahren
Unabhängig davon, ob Sie ein Laser- oder Elektronenstrahlverfahren verwenden, erfordert Inconel 713C eine rigorose Nachbearbeitung, um seine vollständigen mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
Wärmebehandlung: Eine Standard-Lösungsbehandlung, gefolgt von einer zweistufigen Auslagerungswärmebehandlung (typischerweise 1120 °C + 845 °C + 760 °C), ist erforderlich, um die vollständige ausscheidungshärtende Struktur zu entwickeln. Dies gilt für Teile, die mittels Pulverbettverfahren hergestellt wurden, unabhängig von der Energiequelle.
Oberflächenveredelung: Aufgrund der Natur des Pulverbettverfahrens können Oberflächenverbesserungen erforderlich sein. Sandstrahlen oder Elektropolieren sind gängige Methoden. Kritische Tragflächenprofile erfordern oft eine CNC-Bearbeitung.
