Kirsten Van Praet Juni 19, 2018

In der Additiven Metallfertigung erfüllt eine Supportstruktur die folgenden drei Hauptfunktionen: Sie muss die Prozessstabilität gewährleisten (Wärme übertragen, Belastungen minimieren und Baufehler vermeiden), die Qualität des Bauteils garantieren (sowohl hinsichtlich der Geometrie als auch der Oberfläche) und sich so einfach wie möglich entfernen lassen. In diesem Blogbeitrag konzentrieren wir uns auf die Prozessstabilität, die eng mit der Qualität zusammenhängt. Die drei folgenden Elemente, Regulieren der Wärme, Vermeiden von Verformungen und Verringern von Baufehlern, lassen sich kaum trennen, da eine unzureichende Wärmeregulierung zu Verformungen führt, welche wiederum Baufehler zur Folge haben können. Lassen Sie uns vor diesem Hintergrund beleuchten, welche Verfahren sich für die einzelnen Elemente eignen. Mehr zum Entfernen von Supports erfahren Sie in unserem nächsten Blog!

1. Regulieren der Wärme

Wärme lässt sich sowohl im großen als auch im kleinen Maßstab ableiten. Im großen Maßstab lässt sich Wärme mithilfe von soliden Supportstrukturen effizient vom Teil zur Bauplattform ableiten. In der Materialise Magics-Software bestehen die massiven Supportstrukturen aus Volumen-, Kegel- und Baumsupports. Solide Supports leiten einen Großteil der Wärme ab und reduzieren auf diese Weise interne Belastung und Verformung. Um Wärme lokal abzuleiten, sind nicht-solide Supports wie Blocksupports am besten geeignet. Blocksupportstrukturen sehen wie ein Linienraster aus, bei dem jede Linie normalerweise die Breite des Schmelzpools hat. Auch mit dem Teil verbundene kleine Zähne leiten Wärme ab und vermeiden die Bildung von Rückständen.

Image showing tree support (left) and block support (right).

Die Abbildung zeigt einen Baumsupport (links) und einen Blocksupport (rechts).

2. Vermeiden von Verformungen

Wenn die Wärme nicht vollständig zur Bauplattform abgeleitet wird, können die verbleibenden thermischen Belastungen zu Verformungen führen. Solche Verformungen können das gesamte Teil betreffen (Verzug) oder lokal auftreten, z. B. in Form einer Beeinträchtigung der geometrischen Präzision von Löchern oder durch Schrumpfungen. Solide Supportstrukturen wirken einer Verformung durch eine feste Verankerung des Teils auf der Bauplattform entgegen. Nicht-solide Supports verhindern Verformung auf lokaler Ebene. Sie können eine lokale Verformung verhindern, indem Sie die Ausrichtung Ihres Teils ändern oder es genau dort abstützen und eine Schrumpfungslinie erzeugen, wo zwei Zonen in einer Schticht zusammentreffen.

The red line indicated where two islands will touch and support structure is needed to avoid shrink lines.

Die rote Linie zeigt an, wo zwei Inseln sich berühren und eine Supportstruktur erforderlich ist, um Schrumpfungen zu vermeiden.

3. Reduzieren von Baufehlern

Durch das Beschichtersystem einer Pulverbettmaschine können im Bauvorgang erhebliche Kräfte auf das Bauteil und seine Supportstruktur wirken. Dies kann zu Bauteilverschiebungen oder Kollisionen führen, wodurch das Bauteil und/oder der Beschichter beschädigt werden können.

Mit dem Werkzeug zur Skalierung des Plattformprojektionsbereichs in Magics können Sie die Supportstrukturen vergrößern und so die Verbindung mit der Plattform stärken. Neben weiteren Parametern wird die Stärke der Supportstrukturen durch Größe, Form und Eindringtiefe der Zähne beeinflusst. Eine stabile Verbindung zur Plattform mit einem massiven Support (z. B. Kegel) ist erforderlich, um Baufehler zu reduzieren.

 

Metallsupport in Materialise Magics

Materialise Magics bietet eine Vielzahl verschiedener Supportstrukturen, von denen jede einzelne ihre eigenen Vorteile hat. Abhängig von der Geometrie Ihres Teils wird eine bestimmte Auswahl die besten Ergebnisse liefern. Beispielsweise eignen sich Kegel- und Baumsupports besonders für kleine, dünne Teile und Schmuck.

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Kleine Titanobjekte, 3D-gedruckt bei Materialise

Unsere Software SG+ liefert Supportstrukturen anhand eines halbautomatischen Prozesses. Sie können benutzerdefinierte Parameterprofile erstellen und diese im Anschluss bei Bedarf ganz einfach optimieren. Außerdem können Sie Ihre eigenen Supportstrukturen in CAD erstellen und in Materialise Magics importieren.

 

„Das Modul Materialise Magics SG+ ist eine faszinierende Software, mit der wir ansprechende und hochwertige Metallteile drucken können. Die mit der Software erzeugten Supports erfüllen unsere Anforderungen absolut.“
- Sung Min Kang, Deputy General Manager bei Research & Development, Daegun Tech

 

Materialise bietet darüber hinaus eine vollautomatische Software für die Erzeugung von Metallsupports. Mehr darüber erfahren Sie in einem der kommenden Beiträge!

Weitere Tipps und Tricks zum Metall-3D-Druck erfahren Sie in diesem Dokument.

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