3D Print möglich ???

    Hallo Zusammen
    Ich beschäftige mich schon länger mit 3D Druck in Kunststoff.
    Gerne würde ich einen Schritt weiter gehen und Metall drucken können im SLS verfahren.
    Also Metallpulver Schichtweise mittels Laser zu schmelzen.
    Wenn ich nun aktuelle Industriedrucker anschaue arbeiten diese mit 200-400W Fiberlaser.
    Daher kommt mein Gedanke, dass es doch möglich sein sollte Metallpulver mittels 100W China Laser unter Argon Atmosphäre schmelzen zu können, natürlich etwas langsamer...
    Diese bekommt man ja bereits ab ca. 1000 Euros.


    Ich habe versucht mich mittels Internet, und Youtube etwas schlauer zu machen..


    Nun bräuchte ich aber Erfahrungswerte von erfahrenen Anwendern:
    1. Wie kann ein 200W Europa Faser Laser mit einem 100W China Co2 Laser verglichen werden ?
    2. Mein Gefühl sagt mir, dass ich nur in der Lage sein werde, dass Metallpulver zu erwärmen ?
    3. Hat sich jemand hier bereits daran versucht ?
    Besten Dank für Feedbacks
    MfG
    Marcel

    Hi Marcel,


    je nach Meallpulver, Absorptionsrate und erforderlicher Schmelztemperatur kann das durchaus auch mit weniger Leistung gemacht werden.


    Z.B. gibt es auch "niedrigschmelzende" Metallegierungen, die z.B. bei 60-70°C (Fields- und Woods-Metall), um 100°C (Roses Metall) oder etwa 350°C (Gold-Zinn 80:20%-Legierung) das erste mal aufschmelzen - danach dampft etwas von dem niedrigschelzenden Anteil raus und die Schmelztemperatur wird entsprechend höher.


    Mit einem CW-Faserlaser und kleinen Fokusabständen (ca 40 - 80mm, Fokus noch unter 0.05mm) reichen schon kleinere Geräte mit 50W, um das Pulver zu verdampfen - hier muß ich die Leistung schon ziemlich reduzieren, um das "nur" zu sintern.


    Bin gerade mit blauen 6W-Dioden und fasergekoppelten IR-Laserdioden mit Leistungen bis 30Watt (und Kombinationen von mehreren Dioden) am experimentieren, was damit in Richtung Metallpulver geht 8)


    Viktor

    Ich hatte mal am Anfang meiner Laser-Zeit Eisenpulver in meinen 80 watt Laser gelegt, nur um zu sehen was passiert. Sieht hübsch aus, der mittelgrosse Feuerball... . Auch wenn das für Wissende vielleicht offensichtlich ist: Unwissende mögen bitte mit so etwas nur sehr sehr vorsichtig experimentieren.


    Zahn Jahre und zwei SLS Drucker später: das Metallpulver muss kurz vor dem eigenen Schmelzpunkt gehalten werden, und zwar gleichmässig über die gesamte Fläche. Der Laser addiert dann punktuell nur noch Energie, um kurzzeitig über den Sinter- oder Schmelzpunkt zu kommen. Das ganze muss in einer Gasatmosphäre stattfinden, damit der Sauerstoff kein Feuer auslöst, und sich auch nicht mit dem Metall verbindet.


    Und da ist dann eben auch schon ein ganz grosses Problem. Zin schmilzt bei 232 Grad, die noch beherrschbar sind, ist als Metall aber eher uninteressant. Aluminium benötigt 660 Grab, hat aber ganz andere Probleme. Silber ist mit 962 Grad so das erste Metall in der Liste, wo es sich lohnt, aber ein Behälter mit knapp 1000 Grad heissem Silberpulver in einem 1000 Euro Chinalaser is m.E. äusserst experimentell.


    Ich denke, FDM mit hohem Metallanteil im Filament und anchliessendes Sintern im Ofen ist eine realistische Möglichkeit. Oder halt die vielen umgebauten Schweissgeräte, die mit einer 3D Platform verbunden werden: http://www.appropedia.org/Open-source_metal_3-D_printer

    Danke für die Antworten :)
    Mein Ziel wäre es Rostfreie Stähle, z.B. 1.4301 in "guter Qualität" zu drucken...
    Was ist genau der Unterschied zwischen CW-Faserlaser, blauen Dioden, IR-Laserdioden, und Co2 Laser ?
    Ich weiss nur dass Faserlaser teuer sind...
    Welche Laserart wäre geeignet bzw. ungeeignet für mein vorhaben ?
    Über die Risiken bin ich mir bewusst !
    Auch bin Ich mir bewusst, dass ein 1000 Euro China Laser nicht wirklich dafür geeignet ist, grössere mechanische Upgrades wären sicher notwendig, aber dass wäre kein Problem für mich.
    Ist es wirklich so, dass das Pulver kurz vor dem Schmelzpunkt gehalten werden muss ?
    Klingt natürlich logisch bezgl. Verzug und so, aber wenn ich ein 2kg Teil drucken will ist dass dann schon "heisse Angelegenheit" 8|


    FDM mit Metallanteil, oder umgebaute Schweissgeräte sind für mich keine Option...
    Besten Dank
    MfG
    Marcel

    Hi Marcel,


    beim Sintern oder Aufschmelzen von Metall (Pulver oder Draht) kommt es auf die Energiedichte, Gesamtenergie und Wellenlänge an.


    Für die Energiedichte zählt die gute Fokussierbarkeit - hier punkten die Faserlaser (0.03mm Spot-Größe) und Laserdioden (0.05 - 0.1mm Spot-Größe bei Abständen unter 50mm) gegenüber einem CO2-Laser (meist über 0.2mm).


    Für die Gesamtenergie zählt die "pure Kraft" - hier punkten die Faser- und CO2-Laser (einige Zehn bis Hundert Watt oder auch mehrere Kilowatt) gegen Laserdioden (einige Watt).


    Die Wellenlänge bestimmt, wieviel Energie aus dem Laserstrahl vom Pulver und dem darunterliegenden schon "festen" Material aufgenommen wird - hier werden die 10640nm des CO2-Lasers viel stärker reflektiert, als die 1064nm eines Faserlasers oder die noch kürzeren Wellenlängen von Diodenlasern.



    Aus diesen ganzen Abschätzungen get hervor, daß die Diodenlaser noch zu schwach für "ernsthaftes" Matallpulver-3D-Drucken sind ... und die CO2-Laser etwas zu grob (oder bräuchten dann auch >200Watt Leistung).


    Was dann noch übrig bleibt, sind die Faserlaser.


    Bei den Faserlasern gibt es zwei unterschiedliche Typen - die CW-Faserlaser (CW = Continuous Wave) haben eine definierte Leistung, die auch im Namen angegeben wird - z.b. ein 50Watt-CW-Faserlaser gibt immer nur maximal 50Watt aus, auch wenn er nur mit ganz kurzen Pulsen angesteuert wird.


    Ein "gepulster" Faserlaser hat im Namen nur die mittlere Leistung - z.B. ein "gepulster 20Watt-Faserlaser" erzeugt bei einer gepulsten Ansteuerung ganz kurze Pulse ("fixe" meist mit 200 Nanosekunden Länge, "regelbare" mit wählbar 4 bis 300 Nanosekunden) mit bis zu einigen Zehn Kilowatt Puls-Spitzenleistung, um dann für eine längere Zeit als die Pulszeit abkühlen zu müssen ... die Puls-Spitzenleistung, Pulszeit und Abkühlzeit zwischen den Pulsen mittelt dann aus zu der "Nennleistung" des Lasers.


    Fürs Pulver-Sintern ist die Energiedichte und Einwirkzeit interessant - je nach gewünschter Druck-Geschwindigkeit kann hier ein "gepulster" mit seiner höheren Puls-Spitzenleistung besser geeignet sein ... bei zuviel Puls-Leistung kann das Pulver bzw. der Schmelztropfen aber auch "wegexplodieren", so daß die Lesitung insgesamt reduziert werden muß.


    Ein modulierter CW-Faserlaser kann hier dann eventuell doch besser sein, weil er präziser über die Pulsdauer mit konstanter Leistung an die Schmelzparameter angepaßt werden kann ...


    Viktor

    Hinzu kommt, das man bei CO² bei der hohen Leistung die Spiegel und Linse locker kühlen muss.


    Hier treffen also 2 Systeme aufeinander :


    Das aufheizen des Materials und das Kühlen der Laserkomponenten.


    Das benötigt dementsprechend Kühlleistung mit Verdichtern, wo kein Kühlschrankkompressor mehr mithalten kann. Wir reden hier von einer richtigen Verdichteranlage.


    Das heizen der Anlage benötigt auch richtige KW.


    Jetzt noch die Leistung des Lasers selber + Abluft und Filterung der Gase.


    Alles in allem reden wir hier von Industrietechnik, wo jede Semiprofessionelle Heimarbeit im Keim erstickt wird, weil die Kosten für´s betreiben einem schon ins Armenhaus bringt.


    Ich denke, der Traum ist etwas hochgegriffen :)

    Gruß

    Michael


    Vom Handwerk kann man sich zur Kunst erheben. Vom Pfuschen nie.

    Johann Wolfgang von Goethe

    ... mal langsam mit den scheuen Pferdchen!


    Stimmt schon, der "Industrie-typische" Metallpulver-SLS-3D-Drucker" braucht das alles, um innerhalb einer vernünftigen Zeit genug Material aufzubauen.


    Im Hobby-Bereich ticken einmal die Uhren anders ... andererseits hat man da (bedingt durch Zwänge wie Geld, Platz, ...) auch durchaus mal andere Ansätze und Ideen ;)


    Ich habe vor ein paar Jahren mal ausprobiert, was mit IR-Laserdioden und Metall- oder Keramik-Pulver so geht.


    Ab etwa 20 Watt auf 0.1mm und dem richtigen Material kann man da schon was hinbekommen!


    Hab' zur Zeit einiges in Arbeit/Entwicklung in der Richtung (fasergekoppelte IR-Dioden mit 25W und 30W, blaue Dioden mit 3,5W und 6W, mehrere davon auf einen Spot kombiniert ...) -- wird aber noch dauern, bis ich dazu was sagen kann bzw. darf 8)


    Viktor

    Zitat von Marcel20

    Mein Ziel wäre es Rostfreie Stähle, z.B. 1.4301 in "guter Qualität" zu drucken...



    Nicht mit Hobbytüfftelei :)


    Zumal du noch das Material begasen muss, was noch einen kostenfaktor dar stellt...



    Ja, man kann da Tüffteln, gar keine Frage. Aber ich denke für vernünftiges Hobbywerkeln ist es eine Nummer zu groß.


    :)

    Gruß

    Michael


    Vom Handwerk kann man sich zur Kunst erheben. Vom Pfuschen nie.

    Johann Wolfgang von Goethe

    ... wo man sich mit "Metall" und "Hobby" noch ein paar lohnende Gedanken machen könnte, ist z.B.EDM (=Electrical Discharge Machining).


    Da kann mit relativ wenig Aufwand über Strompulse/Entladungen in einem Flüssigkeitsgefüllten Bad mit einer Hartmetall-Nadel Metall praktisch kräftefrei (geht also auch mit einer 3D-Drucker-Mechanik) "weggeknabbert" werden 8)


    Viktor

    Musst aber auch wieder Wasseraufbereitung durchführen wie ich mit dem YAG.



    Deionisiertes Wasser ohne ende :)

    Gruß

    Michael


    Vom Handwerk kann man sich zur Kunst erheben. Vom Pfuschen nie.

    Johann Wolfgang von Goethe

    ... nicht unbedingt - viele nehmen für das Kühlmedium Petroleum oder Diesel, andere sogar Salatöl, damit's nicht so stinkt ;)


    Dann eine kleine Umwälzpumpe oder auch nur einen mechanischen Schieber, um die Soße im Fluß zu halten, solange sie noch verwendbar ist.


    Da reicht jeweils ein paar Millimeter bis Zentimeter über der "Arbeitsebene", um die Wärme und die Schwebepartikel von der Spitze wegzuleiten ...


    Viktor

    Jaja, ich weiss, hier geht's um Laser - aber...
    ...die Frage ist halt schon ob 3D Drucken in Plastik und dann Abgiessen nicht vielleicht doch einfacher ist und bessere Qualität liefert.
    0xFF

    ... das mache ich reglmäßig für meine Schwester und ihre "Früh-Mittelalter"-Aktivitäten - das ist meist 3D-Druck mit Wachs oder Kunststoff und dann Ausbrennen oder Umformen und Feinguß in Stahl, Messing, Bronze oder Silber 8)


    Hier hatte ich ein paar von den so hergestellten Teilen "belasert":


    https://www.lasergravierer-for…-R%C3%BCckseite#post23770


    Viktor