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Metal Binder Jetting Neue Software berechnet Verformung beim Sintern voraus

Redakteur: Katharina Juschkat

Bei der 3D-Druck-Technologie Metal Binder Jetting entstehen im letzten Arbeitsschritt – dem Sintern – Verformungen, die sich bisher kaum vorhersagen lassen. Eine neue Simulationssoftware kann diese Verformungen jetzt berechnen.

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CADFEM Germany GmbH
GWJ Technology GmbH
KISSsoft AG
Simufact Engineering GmbH
Von Planung bis zum fertigen Bauteil kann sich beim Metal Binder Jetting einiges verändern – das berechnet jetzt eine neue Simulationssoftware.
Von Planung bis zum fertigen Bauteil kann sich beim Metal Binder Jetting einiges verändern – das berechnet jetzt eine neue Simulationssoftware.
(Bild: Simufact)

Die 3D-Druck-Technologie Metal Binder Jetting (MBJ) hat großes Potential für die Serienfertigung. Bisher jedoch mit einer großen Einschränkung: Im Sinterprozess entstehen Verformungen, die bisher durch einfache Modelle nicht vorherzusagen waren. Eine neue Simulationssoftware soll dafür jetzt Abhilfe schaffen.

Simulationsexperte Simufact hat die Simulationssoftware „Simufact Additive“ auf den Markt gebracht. Die Software ermöglicht es Anwendern erstmals, bereits in der Konstruktionsphase die Verformungen zu erkennen und verhindern.

Was ist Metal Binder Jetting?

Metal Binder Jetting (MBJ) ist ein pulverbettbasiertes 3D-Druck-Verfahren, der wie folgt abläuft: Zu Beginn wird eine Pulverschicht aufgezogen, in die ein organischer Binder selektiv eingedruckt wird. Der Binder wird mit einer Wärmelampe getrocknet und nach der Aushärtung das lose Metallpulver entfernt. Im Ofen wird das gedruckte Teil dann entbindert und gesintert. Beim Sintern wird das Bauteil verdichtet, wodurch es um bis zu 35 Prozent schrumpfen kann.

Vorteile des MBJ sind:

  • Hohe Stückzahlen mit minimalem Abstand pro Druckvorgang
  • Keine Stützstrukturen nötig
  • Höhere Druckgeschwindigkeit im Vergleich zu konventionellen AM-Verfahren

Durch Simulation Fehldrucke reduzieren

Der Schrumpfprozess, der beim Sintern auftritt, war bisher durch einfache Schrumpfmodelle nicht vorherzusagen. Es sind kostspielige physikalische Versuche notwendig, um den Druck jedes Teils zu verbessern – was die Technologie kostspielig macht. Mit der neuen Software soll der Anwender auch ohne spezielle Simulationskenntnisse in der Lage sein, die Schrumpfung vorherzusagen. Bauteile können während der Konstruktion virtuell gedruckt, analysiert und verbessert werden. Damit reduziert sich der Anteil der Fehldrucke.

Der Schrumpfprozess beim MJB kann jetzt exakt berechnet werden.
Der Schrumpfprozess beim MJB kann jetzt exakt berechnet werden.
(Bild: Simufact)

Auch werden sinterinduzierte mechanische Spannungen in der Simulation vorhergesagt. Mögliche fehlerhafte Stellen können vor dem realen Druck erkannt werden. Der Anwender kann auf dieser Grundlage frühzeitig Änderungen in der Produktentwicklung vornehmen.

Die Software im Detail

Simufact Additive hat ein GUI-Design, welches automatisiert den MBJ-Prozess aufbaut und erforderliche CAD/CAE Dateien für den realen Druck bereitstellt. Neben der Simulation von einzelnen MBJ-Prozessen können durch Python-Skripte Varianten, wie etwa aus einem Versuchsplan, automatisiert erstellt und berechnet werden. Um die Sinterkompensation zu validieren und die Qualität zu gewährleisten, kann die optimierte Geometrie des MBJ-Tools mit der ursprünglichen Konstruktionsgeometrie (CAD) als auch mit einem Scan eines gefertigten Teils innerhalb der Benutzeroberfläche verglichen werden.

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