Was ist Inconel?
Die erste Marke der Superlegierung Inconel wurde am 30. Dezember 1932 eingetragen. Eine ihrer ersten registrierten Verwendungen war im Whittle-Düsenmotor der 1940er Jahre.
Inconel wird auch heute noch häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie als Schlüsselkomponente der Brennkammer eines Strahltriebwerks verwendet. Es wird in der Regel mit einem keramischen Material beschichtet, das ihm helfen kann, hohen Temperaturen standzuhalten. In jüngerer Zeit wird es aufgrund seiner Fähigkeit, korrosive Gase zu tolerieren, in der Öl- und Gasindustrie verwendet. Man findet es auch in den Auspuffsystemen von NASCAR-Fahrzeugen.
Turbinenschaufeln für Strahltriebwerksanwendungen aus Inconel – Safran Group
Vertiefte Eigenschaften von 3D-gedrucktem Inconel
Diese Superlegierung unterscheidet sich von anderen Metallen durch ihre hervorragende Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit. Das bedeutet, dass Inconel häufig in extremen Umgebungen wie der Kernkraft oder der Luft- und Raumfahrt eingesetzt wird.
Die Korrosionsbeständigkeit von Inconel kann auf die dicke Passivierungsschicht zurückgeführt werden, die sich bei hohen Temperaturen durch Oxidation auf seiner Oberfläche bildet. Dies macht es im Vergleich zu Aluminium und Stahl zu einem erstklassigen Material.
Oxidation tritt auf, wenn Sauerstoff mit einem Material, z. B. einem Metall, in Wechselwirkung tritt. Oxidation kann dazu führen, dass sich auf Metalloberflächen Rost bildet. Korrosion hingegen ist die Schädigung von Materialien. Korrosion kann auch durch saure Umgebungen verursacht werden. Wie Schwefel, der in den Reaktionsprodukten einer Turbomaschine vorkommen kann.
Die hervorragenden mechanischen Eigenschaften, die Inconel bei hohen Temperaturen aufweist, beruhen auf intermetallischen Verbindungen. Diese Verbindungen sind kleine kubische Kristalle im Material, die das Gleiten und Kriechen einschränken.
Die beiden beliebtesten Legierungen, die wir heute auf dem Markt sehen, sind Inconel 718 und 625. Die chemische Zusammensetzung von Inconel 718 besteht aus Molybdän, Niob und Tantal, Aluminium und Titan. Die Legierung 625 besteht chemisch aus Nickel, Chrom und Molybdän.
Der Unterschied in der chemischen Zusammensetzung führt zu einer Veränderung der Eigenschaften der beiden Legierungen, nämlich der Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit. Das bedeutet, dass die beiden Legierungen für unterschiedliche Zwecke verwendet werden.
Die Legierung 625 eignet sich u. a. hervorragend für Strahltriebwerke, Wärmetauscher, Turbinenringe und Druckventile. Diese Inconel-Sorte ist auch für ihre Beständigkeit gegen Meerwasser und aggressive Chemikalien bekannt.
Das Gegenstück zu 625, 718, weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Diese Eigenschaft, zusammen mit seiner Festigkeit und Härte, macht es für die Öl- und Gasindustrie geeignet.
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Additive Fertigung von Inconel
Da die maschinelle Bearbeitung von Inconel aufgrund seiner Kaltverfestigung nicht einfach ist, empfiehlt es sich, das Werkstück mithilfe des 3D-Drucks zu formen.
Der 3D-Druck von Inconel erfolgt durch das sogenannte Pulverbettschmelzen (besser bekannt als SLM oder DMLS). Weniger verbreitete, aber ebenfalls sehr wichtige Technologien für die additive Fertigung von Inconel sind Direct Energy Deposition (DED) und Binder Jet (BJ).
Beim Pulverbettschmelzen wird das pulverförmige Material mithilfe eines Elektronenstrahls oder eines Lasers geschmolzen. Es bildet sich eine Schicht nach der anderen. Wenn sich der Strahl weiter bewegt, kühlt der geschmolzene Bereich schnell ab und verfestigt sich. Bei einer ausreichenden Anzahl von Schichten erhält man ein fertiges Werkstück.
3D-Druckteil aus Inconel – Materialise
Industrielle Anwendungen von Inconel aus dem 3D-Drucker.
Diese Materialien eignen sich hervorragend für Gasturbinen für die Luft- und Raumfahrt, die Öl- und Gasindustrie, Schiffe, die Energiewirtschaft, die chemische Industrie und die Automobilindustrie. Das Papadakis Racing Team aus Kalifornien hat für seinen neuesten Rennwagen einen großen 3D-gedruckten Turbo-Krümmer gebaut. Hier ist ein kurzes Video, in dem sie erklären, wie sie das Modell gescannt, entworfen, fertiggestellt und zusammengebaut haben.
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Video zum 3D-Druck von Inconel
