Vom Messergebnis zur maßhaltigen Serie
Präzision im Metal Binder Jetting entsteht nicht allein im Druckprozess. Zwei Prozessschritte entscheiden letztlich über die Qualität des fertigen Bauteils: die messtechnische Erfassung nach dem Sintern und der Sinterprozess selbst. AM Pioneers setzt dafür auf zwei aufeinander abgestimmte Technologien – den ZEISS GOM Scan 1 für die optische Bauteilvermessung und den Carbolite Gero HTK 8 als Hochtemperatur-Sinterofen.
Dieser Beitrag erklärt, warum beide Schritte untrennbar zusammengehören und wie sie gemeinsam die Grundlage für reproduzierbare Serienqualität im Binder Jetting legen.
Das Problem: Binder-Jetting-Teile schrumpfen beim Sintern
Wer sich mit dem Binder Jetting Verfahren beschäftigt, kennt die zentrale Herausforderung: Metallbauteile schrumpfen während des Sinterns um typischerweise 15 bis 20 Prozent. Diese Schrumpfung verläuft nicht bei jedem Bauteil gleich – sie hängt ab von der Geometrie, der Wandstärke, der Position im Ofen und den gewählten Sinterparametern.
Ohne geeignete Kompensationsstrategie landen viele Bauteile nach dem Sintern außerhalb der geforderten Toleranzen. Die Lösung liegt in einem datengetriebenen Kreislauf aus Drucken, Sintern, Scannen und Simulieren.
Schritt 1: Der ZEISS GOM Scan 1 – Präzisionsmessung für Live Sinter
Was ist der GOM Scan 1?
Der ZEISS GOM Scan 1 ist ein kompakter, hochauflösender 3D-Scanner, der auf dem Stereokameraprinzip und GOMs patentierter Blue Light Technology basiert. Das schmalbandige blaue Licht filtert störendes Umgebungslicht heraus – das Ergebnis sind hochpräzise 3D-Punktwolken und Polygonnetze, die auch unter schwierigen Lichtverhältnissen zuverlässig entstehen.
Das System ist in drei Messvolumen-Varianten erhältlich (MV 100, MV 200 und MV 400) und eignet sich für Bauteile vom kleinen Präzisionsteil bis hin zu mittelgroßen Komponenten – genau das Spektrum, das im Metal Binder Jetting typischerweise anfällt.
Einsatz im Binder-Jetting-Prozess
Bei AM Pioneers wird der GOM Scan 1 gezielt eingesetzt, um gesinterte Bauteile zu erfassen und die Ergebnisse in den Live Sinter™-Kreislauf zurückzuführen. Der Prozess läuft in vier Schritten:
- Drucken – Das Bauteil wird mit Übermaß gedruckt, das die erwartete Schrumpfung kompensiert.
- Sintern – Das Grünteil wird gesintert und schrumpft auf seine Zielgröße zu.
- Scannen – Der GOM Scan 1 erfasst die Ist-Geometrie vollflächig und vergleicht sie mit der CAD-Soll-Geometrie.
- Simulation aktualisieren – Die Scandaten fließen in Live Sinter™ zurück. Die Software passt die Gegenverformung des nächsten Druckjobs präziser an.
Mit jedem Iterationszyklus verbessert sich die Vorhersagegenauigkeit des Simulationsmodells. Das Ziel: Bauteile, die nach dem Sintern auf Anhieb innerhalb der geforderten Toleranzen liegen.
Vorteile des GOM Scan 1
- Vollflächige Erfassung: Lückenloses 3D-Abbild der gesamten Bauteiloberfläche
- Hochpräzise Netze: GOM Inspect erzeugt optimierte Polygonnetze für die Live-Sinter-Simulation
- Kompakt und mobil: Flexibler Einsatz im Labor oder direkt an der Fertigungslinie
- Schnelle Verarbeitung: Kurze Messzeiten, smarte Polygonisierung ohne Detailverlust
- Soll-Ist-Vergleich: Abweichungen werden sofort sichtbar und farbig visualisiert
Schritt 2: Der Sinterofen – Herzstück der Prozesskette
Präzise Scandaten nützen wenig, wenn der Sinterprozess selbst nicht reproduzierbar ist. Wer einen Sinterofen kaufen möchte, der für das Metal Binder Jetting geeignet ist, braucht ein System mit reproduzierbaren Temperaturprofilen, kontrollierten Atmosphären und hoher thermischer Gleichmäßigkeit.
Der Carbolite Gero HTK 8
AM Pioneers setzt für die Sinterung auf den HTK 8 von Carbolite Gero – einen Hochtemperatur-Kammerofen aus der HTK-Reihe, entwickelt für metallurgische Sinteranwendungen unter kontrollierten Atmosphären.
Aufbau und Technologie
Der HTK 8 ist metallisch isoliert mit Heizern aus Wolfram (HTK W) oder Molybdän (HTK MO). Die metallische Isolierung minimiert Kontamination, ermöglicht ein besseres Endvakuum und sorgt für außergewöhnlich hohe Reinheit der Schutzgasatmosphäre – entscheidend für Binder-Jetting-Bauteile.
Die Fronttür ermöglicht komfortables Be- und Entladen, manuell oder per Gabelstapler. Das kompakte Kammergefäß eignet sich für Labor, Pilotanlage und Produktionsumgebung.
Technische Eckdaten
- Maximale Temperatur: bis 2.200 °C
- Verfügbare Größen: 8–120 Liter Nutzvolumen (HTK-Reihe)
- Atmosphären: Stickstoff, Argon, Wasserstoff (sicherer Partialdruckbetrieb möglich)
- Vakuum: Hochvakuum-Upgrade optional verfügbar
- Retorte: optional für optimierte Gasführung und Temperaturgleichmäßigkeit
- Datenaufzeichnung: integriert für lückenlose Qualitätssicherung
- Entbinderung: Option für kombinierte Entbinder- und Sinterprozesse
Zentrale Vorteile
Atmosphärenreinheit: Die metallische Isolierung aus Wolfram oder Molybdän erreicht die bestmögliche Schutzgasreinheit – für Edelstahl, Nickelbasislegierungen und Werkzeugstahl entscheidend.
Reproduzierbarkeit: Präzise Regelung und Datenaufzeichnung ermöglichen lückenlos dokumentierte Sinterprozesse für ISO9001-konforme Serienfertigung.
Wasserstoffbetrieb: Sicherheitstechnik erlaubt Wärmebehandlung mit Wasserstoff bei einstellbarem Partialdruck.
Skalierbarkeit: Die HTK-Reihe reicht von 8 bis 120 Litern. Wer einen Sinterofen kaufen und dabei Kapazitätserweiterungen einplanen möchte, findet in der HTK-Familie eine durchgängige Systemfamilie.
Einsatzgebiete bei AM Pioneers
In Kombination mit den Desktop-Metal-Drucksystemen werden am Standort Esslingen folgende Werkstoffe im HTK 8 gesintert:
- 316L und 17-4PH Edelstahl
- H13 und M2 Werkzeugstahl
- CoCrMo für medizinische Anwendungen
- IN625 und IN718 Nickelbasislegierungen
Der geschlossene Kreislauf: Scannen, Simulieren, Sintern
- Erster Druckjob mit Live-Sinter-kompensierter Geometrie.
- Sintern im HTK 8 mit reproduzierbarem Temperaturprofil und kontrollierter Atmosphäre.
- Vollflächiger 3D-Scan mit dem GOM Scan 1 – Soll-Ist-Vergleich gegenüber CAD-Modell.
- Datenrückführung in Live Sinter™ – Simulationsmodell wird präzisiert.
- Optimierter Druckjob – Bauteil landet nach dem Sintern näher an der Sollgeometrie.
Dieser Kreislauf ist der Schlüssel zur reproduzierbaren Serienfertigung. Toleranzen von ±0,2 mm und besser sind damit erreichbar.
Fazit: Messtechnik und Sintertechnologie als strategische Investition
ZEISS GOM Scan 1 und Carbolite Gero HTK 8 bilden die messtechnische und thermische Grundlage, auf der Live Sinter™ seine volle Wirkung entfalten kann.
Wer einen Sinterofen kaufen möchte, der für das Metal Binder Jetting geeignet ist, findet im HTK 8 von Carbolite Gero eine der leistungsfähigsten Lösungen auf dem Markt.
AM Pioneers berät Sie bei der Auswahl der richtigen Messtechnik und Sintertechnologie – und bietet beides als integrierte Dienstleistung aus einer Hand.