Selektives Laserschmelzen (SLM / LPBF) erzeugt komplexe Innenkanäle für nicht drucktragende Teile der Fluidtechnik.
Integrierte Geometrie und Präzision
- Konturnahe variable Kanäle, gekrümmte Wege, Kühlkanäle und mehrstufige Labyrinthe lassen sich integriert fertigen.
- Referenz-Maßgenauigkeit: ±0,02 mm. Allgemeiner Prozessbereich: 20–80 μm Schichtdicke und 20–250 μm Laserspot, abhängig von Anlage und Merkmal.
- Innenoberfläche nach Polieren: Ra ≤1,6 μm; als Referenz für Strömungsschleifen nennt der Vorschlag Ra 0,4 μm. Dies gilt für die fertig bearbeitete Oberfläche.
Sechsstufiger Fertigungsablauf
- Strömungsauslegung / Scan: CFD, Krümmungsoptimierung und Verteilung des Druckabbaus.
- 3D-Modellierung: parametrische Kanäle und STL- / STP-Ausgabe.
- SLM-Aufbau: TC4, Inconel 625 / 718 oder AlSi10Mg; der Beispielprozess verwendet 20–40 μm Schichtdicke.
- Nachbearbeitung: heißisostatisches Pressen (HIP), Wärmebehandlung und Strömungsschleifen bis zur vereinbarten Oberfläche.
- Prüfung: Metallografie, Zugversuche, PT / UT und Koordinatenmessung nach Prüfplan.
- Montage und Lieferung: Dichtflächenfinish, Endmontage und Funktionsprüfung. Ziel für geeignete dringende Teile: 15 Arbeitstage.
Druckabbau, Partikeltransport und Reinigung
- Allmähliche Querschnittswechsel verteilen den Druckabbau auf mehrere Stufen. Der Vorschlag nennt 20–35% geringere Druckverluste bei optimierten Konstruktionen.
- Sinusförmige oder weich gekrümmte Mittellinien werden zur Beeinflussung von Sekundärströmung und Kavitation bewertet.
- Geneigte Böden und Spiralverzahnungen führen Katalysatorpartikel, Rost und Schweißrückstände zum Auslass.
| Merkmal | Referenzgeometrie | Grenze konventioneller Verfahren | SLM-Konstruktionsansatz |
|---|---|---|---|
| Gerundete Innenecken | R ≥0,5 mm; ≥1,0 mm an Umlenkungen | Offene Flächen sind für CNC / EDM zugänglich; geschlossene tiefe Kanäle begrenzen den Werkzeugzugang. | Integrierte gerundete Kanäle ohne innere Fügestellen |
| Selbstreinigender Kanalboden | ≥3° | Fünfachsbearbeitung ermöglicht offene geneigte Nuten; geschlossene Wege sind stärker eingeschränkt. | Durchgehendes Gefälle führt Partikel zum Auslass |
| Mindestdurchlass | ≥2.5 mm | Gerade Bohrungen können kleiner gefertigt werden; ein kleiner Durchmesser allein ist kein SLM-Vorteil. | Variable Querschnitte; der Vorschlag nennt auch 1,2-mm-Kanäle, vorbehaltlich Bau- und Entpulverungsprüfung |
| Spiralförmige Verzahnung | 45° ±5° | Gerade / axiale Zähne sind bearbeitbar; räumliche Kombinationen im Inneren sind eingeschränkt. | Spiralstrukturen mit variablen Querschnitten unterstützen den Partikeltransport |
Feinguss, CNC und EDM bleiben für zugängliche mehrstufige Lochkäfige geeignet. Der Vorschlag nennt ein Schwarzwasserventil mit 18 Monaten Einsatz. SLM ermöglicht die Kombination geschlossener variabler Querschnitte, geneigter Böden und Spiralgeometrien.
Referenzwerte aus dem technischen Vorschlag. Ergebnisse hängen von Werkstoff, Bauteil, Prozesszustand und Einsatz ab; maßgeblich sind Zeichnung und vereinbarter Abnahmeplan.
Für Verschleißteile ohne drucktragende Funktion: Ventilinnenteile, Sitze und Dichtflächen. Drucktragende Bauteile erfordern vor Auftragsannahme eine projektspezifische Qualifizierung.
Anwendungsbeispiele
- Schlammventil-Innenteile für eine Eisenerzaufbereitung — Die Präsentation nennt mindestens 12 Monate Dauerbetrieb und eine Kostenreduzierung von mehr als 50%.
- Speisewasser-Rücklaufventilsitz in einem Wärmekraftwerk — Die Präsentation nennt 16 Monate Dauerbetrieb ohne Wartung im angegebenen Zeitraum anstelle der früher wiederkehrenden Eingriffe.
- Inconel-625-Drosselkäfig für eine Injektionsbohrung — Die Präsentation nennt 16 Monate Dauerbetrieb, eine Verdreifachung der Lebensdauer und jährliche Gesamtkosteneinsparungen von 1,14 Mio. CNY.