CoCrMo-Pulver

CoCrMo ist ein Pulver aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung, das in der additiven Fertigung von Metallen für biomedizinische, zahnmedizinische, luft- und raumfahrttechnische und industrielle Anwendungen, die Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität erfordern, weit verbreitet ist.

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Inhaltsübersicht

Überblick über CoCrMo-Pulver

CoCrMo ist ein Pulver aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung, das in der additiven Fertigung von Metallen für biomedizinische, zahnmedizinische, luft- und raumfahrttechnische und industrielle Anwendungen, die Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität erfordern, weit verbreitet ist.

Dieser Artikel bietet einen detaillierten Leitfaden zu CoCrMo-Pulver, der Zusammensetzung, Eigenschaften, AM-Prozessparameter, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Handhabung, Inspektion, Vergleiche, Vor- und Nachteile sowie häufig gestellte Fragen umfasst. Die wichtigsten Informationen werden in leicht zugänglichen Tabellen dargestellt.

Zusammensetzung von CoCrMo-Pulver

Die Zusammensetzung von CoCrMo-Legierungspulver ist:

Element Gewicht % Zweck
Kobalt 58-69 Matrixelement, Biokompatibilität
Chrom 26-30 Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit
Molybdän 5-7 Festigkeit, Verschleißfestigkeit
Kohlenstoff 0.05-0.35 Hartmetall-Former
Silizium 1 max Desoxidationsmittel
Mangan 1 max Desoxidationsmittel
Eisen 0,75 max Kontaminationsgrenze

Der hohe Kobaltgehalt sorgt für Biokompatibilität, während Chrom und Molybdän für Festigkeit und Verschleißfestigkeit sorgen.

Eigenschaften von CoCrMo-Pulver

Zu den wichtigsten Eigenschaften von CoCrMo-Pulver gehören:

Eigentum Beschreibung
Biokompatibilität Ausgezeichnete Verträglichkeit mit menschlichem Körpergewebe
Abriebfestigkeit Hohe Abrieb- und Gleitverschleißfestigkeit
Korrosionsbeständigkeit Beständig gegen Körperflüssigkeiten und viele Chemikalien
Stärke Zugfestigkeit bis zu 1310 MPa bei Kaltverfestigung
Härte Bis zu 54 HRC bei Aushärtung
Ermüdungsfestigkeit Geeignet für zyklische dynamische Belastung

Die Eigenschaften ermöglichen die Verwendung für tragende Implantate und Geräte.

AM-Prozessparameter für CoCrMo-Pulver

Typische Parameter für den Druck von CoCrMo-Pulver sind:

Parameter Typischer Wert Zweck
Höhe der Schicht 20-50 μm Auflösung vs. Baugeschwindigkeit
Laserleistung 150-400 W Schmelzzustand ohne Verdampfung
Scan-Geschwindigkeit 400-1200 mm/s Dichte versus Produktionsrate
Abstand zwischen den Luken 80-120 μm Mechanische Eigenschaften
Unterstützt Baum oder Gatter Überhänge, interne Kanäle
Heißisostatisches Pressen 1220°C, 100 MPa, 3 Stunden Beseitigung von Porosität

Maßgeschneiderte Parameter für Dichte, Mikrostruktur, Baurate und Nachbearbeitungsanforderungen.

Anwendungen von 3D-gedruckten CoCrMo-Teilen

AM CoCrMo-Komponenten werden verwendet in:

Industrie Anwendungen
Medizinische Knie-/Hüftimplantate, Zahnkronen, chirurgische Werkzeuge
Luft- und Raumfahrt Turbinenschaufeln, Triebwerkskomponenten
Automobilindustrie Ventilsitze, Turboladerräder
Industriell Verschleißfeste Werkzeuge, Flansche, Dichtungen
Öl und Gas Ventilteile, Pumpen

Zu den Vorteilen gegenüber geknetetem CoCrMo gehören komplexe Geometrien, maßgeschneiderte Implantate, geringere Kosten und kürzere Lieferzeiten.

Spezifikationen von CoCrMo-Pulver für AM

CoCrMo-Pulver muss strenge Spezifikationen erfüllen:

Parameter Spezifikation
Partikelgrößenbereich 15-45 μm typisch
Partikelform Sphärische Morphologie
Scheinbare Dichte > 4 g/cc
Dichte des Gewindebohrers > 6 g/cc
Hall-Durchflussmenge > 23 Sekunden für 50 g
Reinheit >99,9%
Sauerstoffgehalt <1000 ppm

Kundenspezifische Größenverteilungen und kontrollierte Feuchtigkeitsgrade sind möglich.

Lieferanten von CoCrMo-Pulver

Zu den namhaften Lieferanten von CoCrMo-Pulver gehören:

Anbieter Standort
Zimmerer-Zusatzstoff USA
Sandvik Fischadler UK
Erasteel Schweden
AP&C Kanada
LPW-Technologie UK
Arcam AB Schweden

Die Preise reichen von $50/kg bis $120/kg, je nach Qualität und Auftragsvolumen.

Handhabung und Lagerung von CoCrMo-Pulver

Da es sich um einen reaktiven Werkstoff handelt, ist eine sorgfältige Handhabung des CoCrMo-Pulvers unerlässlich:

  • Versiegelte Behälter fern von Feuchtigkeit, Säuren und Zündquellen lagern
  • Vermeiden Sie die Exposition gegenüber Luft und verwenden Sie Inertgaspolster
  • Erdung von Geräten zur Ableitung statischer Ladungen
  • Vermeiden Sie Staubansammlungen und verwenden Sie eine Staubabsaugung
  • Lokale Entlüftung empfohlen
  • Hinweise im Sicherheitsdatenblatt beachten

Die richtige Technik gewährleistet einen optimalen Zustand des Pulvers.

Inspektion und Prüfung von CoCrMo-Pulver

Zu den Qualitätsprüfungsmethoden gehören:

Methode Geprüfte Parameter
Siebanalyse Partikelgrößenverteilung
SEM-Bildgebung Morphologie der Partikel
EDX Chemie und Zusammensetzung
XRD Vorhandene Phasen
Pyknometrie Dichte
Hall-Durchflussmenge Fließfähigkeit des Pulvers

Tests nach ASTM-Normen überprüfen die Pulverqualität und die Konsistenz der Chargen.

Vergleich von CoCrMo mit alternativen Legierungspulvern

CoCrMo ist im Vergleich zu anderen Legierungen wie folgt:

Legierung Biokompatibilität Stärke Kosten Druckbarkeit
CoCrMo Ausgezeichnet Mittel Mittel Gut
Titan Ti64 Gut Niedrig Hoch Messe
Rostfreier Stahl 316L Gut Mittel Mittel Ausgezeichnet
Inconel 718 Schlecht Hoch Hoch Gut

CoCrMo bietet für viele Anwendungen die beste Kombination aus Biokompatibilität, Festigkeit und Druckbarkeit.

Vor- und Nachteile von CoCrMo-Pulver für AM

Profis Nachteile
Ausgezeichnete Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit Begrenzte Hochtemperaturfähigkeit
Sehr gute Verschleiß- und Abriebfestigkeit Anfällig für Porosität beim Druck
Leicht 3D-druckbar und schweißbar Erfordert die Handhabung in kontrollierter Atmosphäre
Kostenvorteil gegenüber Titanlegierungen Nachbearbeitung oft erforderlich
Kann mit den Eigenschaften von Knetwerkstoffen übereinstimmen Geringere Bruchzähigkeit als bei nichtrostenden Stählen

CoCrMo ermöglicht funktionelle Metallimplantate und -komponenten, allerdings mit kontrollierten Verarbeitungsanforderungen.

Häufig gestellte Fragen zu CoCrMo-Pulver

F: Welcher Partikelgrößenbereich eignet sich am besten für den 3D-Druck von CoCrMo-Legierungen?

A: Ein typischer Bereich ist 15-45 Mikrometer. Es bietet eine gute Fließfähigkeit des Pulvers in Kombination mit hoher Auflösung und Dichte.

F: Welche Nachbearbeitungsmethoden werden bei CoCrMo-AM-Teilen eingesetzt?

A: Heißisostatisches Pressen, Wärmebehandlung, Oberflächenbearbeitung und Polieren sind übliche Nachbearbeitungsverfahren, um die volle Dichte und Oberflächengüte zu erreichen.

F: Welche 3D-Druckverfahren für Metall sind mit der Legierung CoCrMo kompatibel?

A: Selektives Laserschmelzen (SLM), Direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) können alle CoCrMo-Pulver verarbeiten.

F: In welchen Branchen werden additiv gefertigte CoCrMo-Bauteile verwendet?

A: Medizinische, zahnmedizinische, Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Öl- und Gas- sowie industrielle Bereiche profitieren von 3D-gedruckten CoCrMo-Teilen.

F: Benötigt CoCrMo beim 3D-Druck Stützstrukturen?

A: Ja, an Überhängen und inneren Kanälen werden Stützen benötigt, um Verformungen zu verhindern und ein einfaches Entfernen nach dem Druck zu ermöglichen.

F: Welche Fehler können beim Drucken von CoCrMo-Pulver auftreten?

A: Mögliche Defekte sind Porosität, Rissbildung, Verformung, unvollständige Verschmelzung und Oberflächenrauhigkeit. Die meisten können mit optimierten Parametern vermieden werden.

F: Welche Art von Biokompatibilitätstests werden an CoCrMo-Legierungen durchgeführt?

A: Es werden Zytotoxizität, Sensibilisierung, Reizung, systemische Toxizität, Genotoxizität und Implantationstests nach Normen wie ISO 10993 durchgeführt.

F: Wie sind die Eigenschaften von gedrucktem CoCrMo im Vergleich zu gegossener Legierung?

A: AM CoCrMo-Bauteile können gleichwertige oder bessere mechanische Eigenschaften als gegossene und geglühte Gegenstücke erreichen, wenn sie optimiert werden.

F: Was sind die Hauptunterschiede zwischen CoCr F75- und SP2-Legierungen?

A: F75 hat einen höheren Kohlenstoffgehalt für eine bessere Bearbeitbarkeit, während SP2 einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt plus Niob für ein besseres Schmelzverhalten der Partikel während des Drucks aufweist.

F: Welche Dichte kann man bei 3D-gedruckten CoCrMo-Bauteilen erwarten?

A: Eine Dichte über 99% ist für CoCrMo mit idealen, auf die Legierung zugeschnittenen Parametern, die den Eigenschaften des Knetmaterials entsprechen, erreichbar.

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