Entwicklung eines Versuchsaufbaus zur magnetischen Separation und Charakterisierung von 316L-Metallpulvern

Entwicklung eines Versuchsaufbaus zur magnetischen Separation und Charakterisierung von 316L-Metallpulvern

Metallpulver spielen insbesondere in der additiven Fertigung eine zentrale Rolle. Für die Verarbeitbarkeit und die Qualität der hergestellten Bauteile sind dabei neben Partikelgröße und -morphologie auch die chemische und mineralogische bzw. metallurgische Zusammensetzung des Pulvers von Bedeutung.

Austenitischer Edelstahl 316L weist grundsätzlich nur eine geringe magnetische Reaktion auf. Abhängig von Herstellung, Verarbeitung und Gefügezustand können jedoch magnetisch reagierende Bestandteile bzw. Phasen im Pulver vorliegen. Diese entstehen unter anderem auch bei der Rezyklierung der Pulver, um größerer Ausschussmengen zu reduzieren. Eine gezielte magnetische Separation bietet die Möglichkeit, diese Bestandteile abzutrennen und anschließend hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Zusammensetzung zu untersuchen, so dass nur qualitativ hochwertige Pulver in den additiven Fertigungsschritt gehen.

Ziel der Arbeit

Ziel der Bachelorarbeit ist die Entwicklung und experimentelle Erprobung eines geeigneten Versuchsaufbaus zur magnetischen Trennung eines 316L-Metallpulvers.

Hierbei soll untersucht werden, unter welchen Bedingungen eine reproduzierbare Auftrennung des Pulvers in eine magnetische und eine nicht-magnetische Fraktion möglich ist. Anschließend sollen beide Fraktionen charakterisiert und miteinander sowie mit dem Ausgangsmaterial verglichen werden. Hinzu kommt, welche Bestandteile bzw. Phasen für die beobachtete magnetische Reaktion verantwortlich sind.

Aufgabenstellung

Im Rahmen der Arbeit sollen unter anderem folgende Aufgaben bearbeitet werden:

• Literaturrecherche zu 316L-Metallpulvern, magnetischen Eigenschaften von Edelstahl sowie geeigneten Verfahren zur magnetischen Separation von Pulvern
• Erarbeitung eines geeigneten Mess- und Separationskonzeptes
• Konstruktion und Aufbau eines Laborversuchs zur magnetischen Trennung
• Auswahl geeigneter Prozessparameter, z. B. Magnetfeldstärke, Abstand zum Magneten, Pulvermenge, Partikelbewegung bzw. Förderprinzip
• Durchführung systematischer Separationsversuche und Bestimmung der Massenanteile der magnetischen und nicht-magnetischen Fraktion
• Untersuchung der Reproduzierbarkeit und Trennschärfe des entwickelten Verfahrens
• Charakterisierung des Ausgangspulvers sowie der erhaltenen Fraktionen hinsichtlich Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung, Partikelmorphologie, ggf.  chemischer Zusammensetzung und Phasen-/Gefügezusammensetzung
• Vergleich der magnetischen und nicht-magnetischen Fraktion mittels geeigneter analytischer Methoden
• Bewertung des Zusammenhangs zwischen Partikeleigenschaften, chemischer Zusammensetzung, Gefüge/Phasenbestand und magnetischem Verhalten
• Ableitung möglicher Ansätze für eine technische Weiterentwicklung des Separationsverfahrens