Thema FabMX Ideensammlung

Hiho,
Micha hat mich dazu inspiriert diesen Thread zu eröffnen.
Er hat heute im Telegram folgenden Artikel gepostet:

Ich fand das Thema direkt spannend und fühlte mich angesprochen Ideen zu entwickeln für ein solches Projekt.

Daher dieses Thema. Ich bring hier meine Ideen ein. Ihr bringt eure Ideen ein und gern kann über die Ideen diskutiert werden. Vlt entsteht daraus ja was.

Zum Thema:
So wie ich es verstanden habe ist das Hauptproblem beim Metallspritzguss, dass das Ausgangsmaterial mit Kunststoff verbunden ist welches vor dem „ausbacken“ entfernt werden muss.
Meine Idee ist daher das Druckmaterial anders zu gestalten.

Ich kenne Metalldruck bisher nur folgendermaßen: wie beim Pulverdruck mit Kleber als Verbindungsstoff wird Metallpulver durch einen Laser punkt angeschmolzen um es miteinander zu verbinden, dann wird eine neue Pulverschicht aufgebracht und der nächste Layer wird per Laser geschmolzen. Zum Schluss wird das Metallobjekt ausgebacken.

Ich würde statt einem Pulverbett das zu verbindende Metallpulver entweder per Sprühstrahl an die zu verschmelzende Stelle bringen (also am Erhitzungspunkt via Laser wird Metall Pulver gezielt hintransportiert via Luftdruckstrahl, überschüssiges Pulver wird abgesaugt welches nicht verschmolzen wird)
Oder das Metallpulver ist in einem Material eingebracht welches beim erhitzen am Erhitzungspunkt verdampft bzw. den Erhitzungsprozess unterstützt, mir fällt da vom Löten her Kollophonium ein, was auch im Lot verwendet wird. Alternativ kann das zu druckende Objekt auch feinporig sein sodass das Trägermaterial beim Ausbacken durch Austritts Kanäle (in der feinporigen Struktur) abfließen kann.

Hi.
Markforged Erklären auf ihrer Webseite etwas genauer wie ihr metal drucker funktioniert.
Macht die sache etwas verständlicher. :slight_smile:
Könnten ja mal die Tage wieder ne Videokonferenz starten und etwas Brainstorming betreiben. :+1:

Kannst du mir den link hier reinstecken?

Klar doch.
Hier ist das Video.

Zeigt aber das selbe Problem wie fabx, das Metall ist in kunstoff eingebettet, was dann beim sintern heraus gebracht werden muss

Hallo, Andreas vom FabMX Team hier
Erlaube mir, mich hier einzuklinken :slight_smile:

Ich würde statt einem Pulverbett das zu verbindende Metallpulver entweder per Sprühstrahl an die zu verschmelzende Stelle bringen (also am Erhitzungspunkt via Laser wird Metall Pulver gezielt hintransportiert via Luftdruckstrahl, überschüssiges Pulver wird abgesaugt welches nicht verschmolzen wird)

Dieses Verfahren nennt sich LMD oder Laserauftragsschweißen

Das „Kunststoff-Problem“ hat aber auch gute Seiten:
Das Handling von Metallpulver ist nicht ohne. Das Zeug soll in keinen Fall eingeatmet werden und ist ausserdem explosiv (in einem Pulver/Luft-Gemisch). Ein Makerspace/FabLab-kompatibles (oder gar bürotaugliches) Gerät ist da schwierig hinzubekommen. Ist das Pulver in Kunststoff gebunden, ist das kein großes Problem mehr.

Aber ja, SLM oder LMD sind schon nett.
Würde mich freuen, wenn jemand versuchen würde, das als OpenSource nachzubauen :smiley:

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hi Andreas, sorry für die lange pause. bin derzeit arbeitslos und verfolge aus Geldmangel grad eher andere Projekte (Arbeitssuche).

ich hab heut mal n guten Tag und denk n bisl über das Projekt hier nach, bzw. hab mir angeschaut wie so dein Fortschritt ist (via Twitter: https://twitter.com/ProjectFabMX).

Um auf deine Antwort einzugehen: ja LMD ist schon geil und du hast recht das ist schwierig in nem LAb nachzubauen wegen der Explosionsgefahr.

Ich hatte in meinem Anfangsschreiben hier zwei Ideenwege beschrieben und würd gern auf die zweite Möglichkeit die ich beschrieben hab eingehen. Du hast geschrieben das es große Vorteile hat das Metall Pulver in Kunststoff einzubetten, der Nachteil ist wie ich es verstanden habe den Kunststoff wieder raus zu bekommen. Meine Idee war es daher das Metallpulver in einen anderen Stoff einzubetten der beim Extrudieren bereits verdampft bzw das aufschmelzen unterstützt. Ich hatte da Kolophonium als Beispiel genannt das beim Löten ja genau diesen Effekt hat.
Eine weitere Idee die ich hatte war die Metalldruckobjekte beim erzeugen der Druckdatei (GCODE) so anzupassen das feinporige Löcher innerhalb des Stützmaterials und der Oberflächen entstehen durch die die Kunststoffe beim Sintern abfließen können.

Was hältst du davon?
Lg

Könnte sein, dass da was in diese Richtung gehen könnte. Problematisch bei dem Ansatz (und aber auch beim Metallpulversproitzguss): Man braucht den Binder/Kunststoff, um das 3d-gedruckte (bzw gespritzte) Objekt zusammenzuhalten, bis es gesintert ist. Man braucht da einen Mittelweg zwischen möglichst wenig Binder (um gute Metallqualität zu erreichen) und genügend Binder für Objektstabilität. Das Verdampfen o.ä. müsste man also gut unter Kontrolle haben.

Wir haben da noch wenig Erfahrung, aber ich gehe momentan davon aus, dass das Entbindern der am wenigsten aufwändige/komplexe Prozessschritt ist. Aber das müssen Tests erst noch zeigen…

Problematisch wird eher das Sintern und der Umgang mit Rest-Binder dabei. Aber auch hier: noch keine Erfahrung…

Interessante Idee! Muss ich mal drüber nachdenken.
Wahrscheinlich bekommt man über gcode nur relativ große Löcher hin, also nichts, was beim Sintern dann wieder „zugeht“. Das wäre dann schon eine erhebliche Einschränkung, mal will ja meistens eher 100%-gefüllte Bauteile, zumindest an der Oberfläche.

Schöen Grüße,
Andreas

Könnte sein, dass da was in diese Richtung gehen könnte. Problematisch bei dem Ansatz (und aber auch beim Metallpulverspritzguss): Man braucht den Binder/Kunststoff, um das 3d-gedruckte (bzw gespritzte) Objekt zusammenzuhalten, bis es gesintert ist.

Ok verstanden, das Bindermaterial darf beim Formgeben nicht verschwinden um die erzeugte Form zu behalten.
Meine Idee ging da auch in ne anderer Richtung. Ich beschreibs mal im Druckprozess:

  • Druckmaterial sei Metallpulver das in einer Art Kolophonium eingebettet ist, das Gemisch bildet einen Filament Faden wie wir ihn von Kunststofffilament kennen.
  • Das Filament wird durch ein sehr heißes Hotend gedrückt an der Druckposition, bzw. das Hotend ist kombiniert mit einem Laserschweißer der am Druckpunkt die Temperatur erhöht (also einer Laser Diode die Parallel zum Extruder sitzt und den Drucktpunkt anvisiert)
  • Das „Kolophonium“ verdampft und setzt die Schmelztemperatur nach oben
  • Die Metallpulverkügelchen werden oberflächlich aufgeschmolzen und verbinden sich oberflächlich
  • Am Druckpunkt entsteht also bereits eine leicht aufgeschmolzene Metallstruktur
  • Beim Sintern wird diese oberflächliche Verbindung dann verstärkt durch ein durchbacken und es entsteht die endgültige Metall Struktur

Das Bindematerial verschwindet also schon beim Druckvorgang, das war meine Idee dahinter

Aber wenn wir eher daran denken das das Zusammenschmelzen der Metallkügelchen erst beim Sintern passiert, dann brauchen wir natürlich ein Formstabiles Material zum Drucken indem das Metall Pulver eingebettet ist.

Wahrscheinlich bekommt man über gcode nur relativ große Löcher hin, also nichts, was beim Sintern dann wieder „zugeht“. Das wäre dann schon eine erhebliche Einschränkung, mal will ja meistens eher 100%-gefüllte Bauteile, zumindest an der Oberfläche.

Vlt ist GCODE da auch das Falsche, meinte beim Slicen. Dachte auch eher an Löcher im Micrometerbereich die also die Oberfläche nur Punktuell durchbrechen und nicht auffallen. durch diese Microlöcher kann aber nur sehr dünnflüssiges Material entweichen oder gasförmiges.
Welche Temperaturen herrschen beim Sintern? Reicht die Temperatur aus um das Kunststoff in einen Gasförmigen Zustand zu bekommen?

Eine weitere Möglichkeit wäre die Löcher beim Sintern zu verschließen durch ein anderes Material mit einem höheren Schmelzpunkt. Also, dass während des Sinter Prozesses die Temperatur langsam ansteigt, im Mittelfeld der Temperaturskala der Kunststoff verflüssigt/ vergast und dann durch die Löcher austritt, sowie im oberen Bereich der Temperaturskala das Material der Löcher erst aufschmilzt um diese zu verschließen.

Was hältst du davon?

Mir schwirren da n paar Ideen im Kopf rum, die Umsetzung ist aber etwas schwieriger, bzw da müsste ich sehr viel Energie und Zeit reinstecken. Hab den Thread hier aber auch eigentlich nur zur Ideensammlung eröffnet, was daraus entsteht ist mir noch nicht klar.

Du würdest also beim Drucken das Objekt nur „provisorisch“ zusammenbacken und dann sintern. Müsste man mal testen, wie gut das geht.
Oder Du sinterst an Ort und Stelle und hast dann so eine Art Kombi aus SLM und LDM

Bei Edelstahl ca 1350°C

Eigentlich passiert genau das beim Sintern im MIM-Prozess. Der Kunststoff hinterlässt kleine Löcher, die kleinen Metallkügelchen werden beim Sintern zusammengezogen und füllen die Löcher auf.

Ja gut dann brauchen wir die Löcher nicht.

Das Testen der Idee klingt gut, würde dabei ja unterstützen… Nur wie?

Sintern im bauraum hatte ich auch schon die Idee. Man müsste halt den extruder rausfahren und den bauraum thermisch isolieren bevor die Spule die Temperatur hochzieht. Das würde zwar den Drucker vergrößern man braucht aber keine zwei Geräte mehr.

Du möchtest „mit der Spule die Temperatur hochziehen“. Ich vermute, dass Du den Druckkörper induktiv durch Wirbelstromverluste erwärmen möchtest. Kann das bei isolierten Metallteilchen funktionieren?

Hmm bei fabmx auf Twitter sah es danach aus… In kleinem massstab

Das zu sinterne Objekt kommt in einen Graphit-Tigel. Der wird von der Induktionsheizung erwärmt und gibt die Wärme an das Objekt weiter. Der Graphit-Tigel steckt in einem Keramik-Behälter (zur thermischen Isolierung), darum herum ist dann die Kupferspule gewickelt.
So zumindest der Plan…

In dem Video haben wir für einen ersten Test eine Schraube direkt erhitzt.

der Tigel ist ja aktuell recht klein, also auch nur für kleine Druckerzeugnisse. ist es geplant die größe hoch zu skalieren um auch größere Druckerzeugnisse zu sintern?

wenn das klappt könnte man versuchen den Druckraum in ein Sintermodul umzuwandeln mit dem Aufbau

Ja, wenn der Prototyp funktioniert, soll der Ofen natürlich etwas größer werden.
Wir werden aber nicht versuchen, Drucker und Ofen zu einem Gerät zu vereinen. Das ist technisch sehr aufwändig, bringt aber kaum Vorteile.