Metallpulver-Wasserzerstäuber für Edelmetalle wie Gold, Silber und Kupferlegierungen

In Chinas Fertigungsindustrie bestehen nach wie vor erhebliche Wissenslücken hinsichtlich der 3D-Drucktechnologie. Betrachtet man die aktuelle Entwicklung, so hat der 3D-Druck bisher noch keine ausgereifte Industrialisierung erreicht; von Anlagen über Produkte bis hin zu Dienstleistungen befindet er sich noch im Stadium des „fortschrittlichen Spielzeugs“. Dennoch werden die Entwicklungsperspektiven der 3D-Drucktechnologie in China von Regierung und Unternehmen allgemein anerkannt, und Regierung und Gesellschaft schenken den Auswirkungen zukünftiger 3D-Druckanlagen zur Metallzerstäubung und -pulverisierung auf die bestehenden Produktions-, Wirtschafts- und Fertigungsmodelle des Landes große Aufmerksamkeit.

Laut Umfrageergebnissen konzentriert sich die Nachfrage nach 3D-Drucktechnologie in China derzeit nicht auf die Geräte selbst, sondern spiegelt sich in der Vielfalt der 3D-Druckverbrauchsmaterialien und der Nachfrage nach Auftragsbearbeitung wider. Industriekunden sind der Hauptabnehmer von 3D-Druckanlagen in China. Die von ihnen erworbenen Geräte werden hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt, der Elektronikindustrie, dem Transportwesen, dem Designbereich, der Kulturbranche und anderen Branchen eingesetzt. Derzeit beträgt die installierte Kapazität von 3D-Druckern in chinesischen Unternehmen etwa 500 Einheiten, mit einer jährlichen Wachstumsrate von rund 60 %. Trotzdem liegt das Marktvolumen aktuell nur bei etwa 100 Millionen Yuan pro Jahr. Der potenzielle Bedarf an Forschung und Entwicklung sowie Produktion von 3D-Druckmaterialien erreicht fast 1 Milliarde Yuan pro Jahr. Mit der zunehmenden Verbreitung und dem Fortschritt der Gerätetechnologie wird dieser Bedarf rasant steigen. Gleichzeitig sind Auftragsbearbeitungsdienstleistungen im Bereich 3D-Druck sehr gefragt, und viele Auftragsbearbeitungsunternehmen für 3D-Druckgeräte verfügen über umfassende Erfahrung im Lasersintern und in der Geräteanwendung und können externe Bearbeitungsdienstleistungen anbieten. Da der Preis für ein einzelnes Gerät in der Regel mehr als 5 Millionen Yuan beträgt, ist die Marktakzeptanz gering, der Bearbeitungsservice durch die Agentur hingegen sehr beliebt.

Die meisten Materialien, die in Chinas 3D-Druck-Metallzerstäubungsanlagen verwendet werden, stammen direkt von Herstellern von Rapid-Prototyping-Systemen. Die Beschaffung von Standardmaterialien durch Dritte ist noch nicht üblich, was zu sehr hohen Materialkosten führt. Gleichzeitig gibt es in China keine Forschung zur Pulverherstellung speziell für den 3D-Druck, und die Anforderungen an Partikelgrößenverteilung und Sauerstoffgehalt sind streng. Einige Betriebe verwenden daher konventionelles Sprühpulver, das jedoch viele Nachteile mit sich bringt.

Die Entwicklung und Produktion vielseitigerer Materialien ist der Schlüssel zum technologischen Fortschritt. Die Lösung der Leistungs- und Kostenprobleme von Materialien wird die Entwicklung der Rapid-Prototyping-Technologie in China maßgeblich fördern. Derzeit müssen die meisten Materialien, die in Chinas 3D-Druck-Rapid-Prototyping-Technologie verwendet werden, importiert werden, oder die Gerätehersteller haben viel Energie und Geld in deren Entwicklung investiert, was zu hohen Produktionskosten führt. Gleichzeitig weisen die inländischen Materialien, die in diesen Maschinen verwendet werden, eine geringe Festigkeit und Präzision auf. Die Lokalisierung der 3D-Druckmaterialien ist daher unerlässlich.

Für die Herstellung von hochwertigen Legierungspulvern werden Titan- und Titanlegierungspulver sowie Nickel- und Kobaltbasis-Superlegierungspulver mit niedrigem Sauerstoffgehalt, feiner Partikelgröße und hoher Kugelform benötigt. Die Partikelgröße sollte idealerweise unter 500 Mesh liegen, der Sauerstoffgehalt unter 0,1 % und die Partikelgröße einheitlich sein. Derzeit sind hochwertige Legierungspulver und Produktionsanlagen noch größtenteils auf Importe angewiesen. Im Ausland werden Rohstoffe und Anlagen häufig gebündelt und mit hohen Gewinnen verkauft. Am Beispiel von Nickelbasispulver lässt sich dies verdeutlichen: Die Rohstoffkosten liegen bei etwa 200 Yuan/kg, der Preis für inländische Produkte in der Regel bei 300–400 Yuan/kg und der Preis für importiertes Pulver oft bei über 800 Yuan/kg.

Beispielsweise der Einfluss und die Anpassungsfähigkeit der Pulverzusammensetzung, der Einschlüsse und der physikalischen Eigenschaften auf die zugehörigen Technologien von 3D-Druck-Metallzerstäubungs-Pulvermahlungsanlagen. Angesichts der Anforderungen an Pulver mit niedrigem Sauerstoffgehalt und feiner Partikelgröße ist es daher weiterhin notwendig, Forschungsarbeiten durchzuführen, wie z. B. die Zusammensetzungsentwicklung von Titan- und Titanlegierungspulver, die Gaszerstäubungs-Pulvermahlungstechnologie für feine Partikel und den Einfluss der Pulvereigenschaften auf die Produktleistung. Aufgrund der Einschränkungen der Mahltechnologie in China ist es derzeit schwierig, feinkörniges Pulver herzustellen, die Pulverausbeute ist gering und der Gehalt an Sauerstoff und anderen Verunreinigungen ist hoch. Während des Verwendungsprozesses neigt der Pulverschmelzzustand zu Ungleichmäßigkeiten, was zu einem hohen Gehalt an Oxideinschlüssen und dichteren Produkten führt. Die Hauptprobleme inländischer Legierungspulver liegen in der Produktqualität und Chargenstabilität, einschließlich: ① Stabilität der Pulverkomponenten (Anzahl der Einschlüsse, Gleichmäßigkeit der Komponenten); ② Stabilität der physikalischen Eigenschaften des Pulvers (Partikelgrößenverteilung, Pulvermorphologie, Fließfähigkeit, Schüttdichte usw.). ③ Problem der Ausbeute (geringe Pulverausbeute im engen Partikelgrößenbereich) usw.