Materialwissenschaftliche Forschung

Additive Fertigung

We support engineers and researchers from around the world to bring additive manufacturing from prototyping to mass production by using our systems for dimensional, chemical, and mechanical testing and analysis.

Solutions and Support for Industry-Leading Manufacturing Processes

Unternehmen der Automobil- und Luftfahrtindustrie befinden sich in einem ständigen Wettlauf zur Steigerung der Energieeffizienz und der Designflexibilität, zur Senkung der Produktions- und Servicekosten und zur Reduzierung der Fertigungszykluszeit bei gleichzeitiger Sicherstellung der Zuverlässigkeit und Sicherheit ihrer Produkte. Für viele dieser Unternehmen stellt die additive Fertigung (AF) die Lösung für all diese Anforderungen des Marktes dar. Bei der additiven Fertigung handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Metallpulver durch Schmelzen oder Sintern in einen festen Zustand gebracht wird. Die meisten gängigen Schmelztechniken bestehen aus dem Scannen eines Lasers (Direct Laser Selective Melting, DLSM) oder Elektronenstrahls (Electron Beam Melting, EBM) über aufeinanderfolgende Schichten von Metallpulver im „Pulverbett“ eines Druckers, um ein finales, fertiges AM-Teil zu erstellen. Das Verfahren wird auch als Pulverbettfusion oder LPBF bezeichnet. 

Viele Unternehmen stellen jedoch fest, dass der Schritt vom Prototyping zur Produktion mit AF eine Herausforderung darstellt. Um fehlerfreie, wiederholbare Ergebnisse zu erhalten, sind Prozesscharakterisierung und QA/QC-Verfahren erforderlich, die nur AF bietet. Bruker verfügt über umfassende Erfahrung und ein breites Spektrum an Lösungen zur Maximierung der AF-Gewinne.

Die korrekte Spezifikation und Überwachung der chemischen und mechanischen Eigenschaften von Metallpulvern, die im AF-Prozess verwendet werden, ist von entscheidender Bedeutung. Einschlüsse, Fehlstellen, Schwankungen in der Porosität sowie Veränderungen der mechanischen Eigenschaften (Härte, Sprödigkeit) können durch die unsachgemäße Verwendung von Legierungen und Verunreinigungen von zugelieferten, gelagerten und recycelten Pulvern entstehen.

Der AF-Druckprozess selbst kann, wenn er nicht richtig charakterisiert ist, ebenfalls eine Ursache für eine Vielzahl von Fehlern sein. Bei Materialextrusionsverfahren muss ein optimales Gleichgewicht zwischen Scangeschwindigkeit, Laser- oder Elektronenstrahlleistung (Extrusionsgeschwindigkeit und Drahttemperatur) und Bettdicke erreicht werden. Zur Charakterisierung des AF-Prozesses und zur Überwachung von Zeugenproben während der Produktion und nach den Endbearbeitungsschritten (Wärmebehandlung-HIP, Fräsen und Schleifen/Polieren) bietet Bruker ein einzigartiges Produktangebot für chemische, mechanische und Maßprüfungen und Analysen.

Zugehörige Produkte

Optische 3D-Profiler

Die branchenführenden optischen 3D-Profiler von Bruker sind in der gesamten Industrie verbreitet und ermöglichen eine schnelle, berührungslose Oberflächenprofilierung von Oberflächenmerkmalen im Nano- bis Mikrometerbereich. Oberflächenrisse, Löcher, Hohlräume und andere Fehlstellen können so charakterisiert werden, dass Prozessstörungen aufgespürt und behoben werden können. Kritische Maße von gefrästen Elementen des 3D-gedruckten Teils können verifiziert werden. Die Oberflächenrauheit (Sa), Welligkeit und Textur, die sich sowohl auf nachgelagerte Verarbeitungsschritte als auch auf die Leistung des Produkts in der Anwendung, für die es entwickelt wurde, auswirken, können problemlos überprüft werden.

CS/ONH

Die Verschmutzung von Teilen während des Drucks kann ein häufig unterschätztes Problem sein. Diffusionsfähiger Wasserstoff muss kontrolliert werden, um eine Wasserstoffversprödung des gedruckten Teils zu verhindern und der Restgehalt an Argon in den gedruckten Teilen kann sich auf nachfolgende Verarbeitungsschritte auswirken. Brukers Inertgas-Fusion-Massenspektrometrie-Systeme sind wichtige Werkzeuge zur Überwachung von H und Ar in Ihrem Prozess.

EDS, WDS, EBSD, SEM Mikro-RFA

Um Ihre Analysemöglichkeiten im Bereich SEM/TEM zu erweitern, bieten die Elektronenmikroskop-Analysatoren EDS, WDS, EBSD und Mikro-RFA von Bruker die umfassendste Zusammensetzungs- und Strukturanalyse von Materialien, einschließlich Analysesoftware für fortschrittliche Materialforschung, Prozessentwicklung und Fehleranalyse.

UMT

Um sicherzustellen, dass die gefertigten Teile den strengen Anforderungen in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie gerecht werden, bietet der Universal Mechanical Tester (UMT) von Bruker eine umfassende Lösung für die Drucktribologie. Mit einem umfangreichen Angebot an Anwendungsmodulen können Sie die Härte gedruckter und fertiger Teile, Verschleißraten und -widerstände sowie die Empfindlichkeit gegenüber Reibung und Belastung charakterisieren, um die Prozessintegrität sicherzustellen und Probleme zu erkennen.

NanoIndenters

Für die Entwicklung von AF-Prozessen und die Fehleranalyse bieten die mechanischen Prüfungen und das Angebot an Analysewerkzeugen von Bruker einzigartige Erkenntnisse. Unsere Nano-Indentation (NI)-Systeme ermöglichen eine präzise, hochauflösende Analyse der Mikrostruktureigenschaften und bilden die mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den Bearbeitungsparametern quantitativ ab.

XRD

Röntgendiffraktometer (XRD) werden bei der Entwicklung von AF-Prozessen häufig eingesetzt, um Ursachen für Maßinstabilitäten wie austenitische Phasenumwandlungen in Eisenlegierungen zu identifizieren und Ursachen für Restspannungen zu erkennen. Druckspannungen auf der Oberfläche deuten auf eine lange Lebensdauer hin, während Zugspannungen auf der Oberfläche zu einem vorzeitigen Ausfall des Teils führen können.

RFA

Bruker verfügt über ein umfangreiches Angebot an Geräten für die Charakterisierung und QA/QC von Metallpulvern: Röntgenfluoreszenz-Analysatoren (RFA), Verbrennungsgas-Analysatoren (C, S) und Geräte für die Inertgas-Fusion-Massenspektrometrie (O, N, H, Ar).

XRM

Entscheidend für die strukturelle Integrität, die Leistung und die Passform des endgültigen mit AF hergestellten Teils sind seine Masse- und Oberflächeneigenschaften. Die 3D-Mikro-Computertomographie-Scanner (µCT) von Bruker ermöglichen die quantitative Identifizierung von Volumenporosität, Einschlüssen, Rissen und Druckfehlern in der Masse oder auf der Oberfläche und weisen auf Unterschiede zwischen dem gedruckten Teil, dem nachbearbeiteten Teil und dem CAD-Modell an den Innen- und Außenflächen hin.