Additiv gefertigte Düsenplatten

Duesenplatte

Die Modellfabrik Vernetzung entwickelte ein Verfahren zur Herstellung optimierter Düsenplatten durch additive Fertigung.

Problemstellung

Die QSIL GmbH Quarzschmelze Ilmenau fertigt Quarzglashalbzeuge in Plasmaschmelzöfen für die Chemie- und Halbleiterindustrie. Eine besondere Herausforderung der Produktion ist der stirnseitige Verschluss der Schmelzöfen durch sogenannte „Düsenplatten“, welche Kühlkanäle enthalten, die Zuführung von Prozessmedien ermöglichen und gleichzeitig den hohen Prozesstemperaturen widerstehen müssen. Derzeit wird für die Düsenplatten mit Keramik beschichtetes Kupfer verwendet, was jedoch nicht wirtschaftlich und zudem gesundheitlich bedenklich ist. Versuche mit Alternativen aus Aluminium oder Stahl scheiterten an deren Schmelztemperatur oder Wärmeleitfähigkeit.

Zielsetzung

In dem Projekt wird ein additiver Prozess entwickelt, mit dem eine optimierte Düsenplatte aus temperatur- und abrasionsbeständigen Eisenwerkstoffen gefertigt werden kann. Durch die Verknüpfung der additiven Fertigung mit In-Prozess 3D-Scans und Bauteil-Temperaturmessung soll die Bahnplanung angepasst werden mit dem Ziel, die Endkonturnähe des Bauteiles zu verbessern und thermisch bedingten Verzug zu minimieren. Die dabei gewonnenen Prozessdaten finden zusätzliche Verwendung bei der Bauteilprüfung und der Optimierung einer spanenden Nachbearbeitung.

Projektbeschreibung

Die Mitarbeiter der Modellfabrik Vernetzung entwickelten zusammen mit dem Unternehmen eine additive Fertigungsstrategie zur Herstellung der Düsenplatten. Der Fertigungsprozess wird anhand digitaler Prozessdaten wie Thermografie und 3D-Vermessung so gesteuert, dass der thermische Verzug des Bauteils und somit der Aufwand zur Nachbearbeitung minimiert wird. Dadurch kann die Kühlkanalgeometrie optimiert und die Wärmeabfuhr verbessert werden. Nun können auch Eisenwerkstoffe verwendet werden, die geeignetere mechanische und elektrische Eigenschaften aufweisen. Zudem entfällt dadurch die aufwändige keramische Beschichtung der Düsenplatten bei jedem Rüstvorgang.


 

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