Blasting Technologies in AM: Sandblasting, Glass Beads, and Shot Peening
Blasting processes for metal AM: dry/wet blasting, glass bead finishing, and shot peening for residual compressive stress and fatigue life enhancement.
Blasting is foundational in metal AM. Glass beads yield uniform satin finishes, while controlled shot peening introduces surface compressive stresses, boosting fatigue life by up to 40%.
- Entfernt mikroskopisch anhaftende Sinterpartikel und reinigt die Bauteiloberfläche vollständig.
- Glasperlenstrahlen homogenisiert optische Schichtstreifen und erzeugt ein gleichmäßiges seidenmattes Finish.
- Shot Peening induziert lebensdauerverlängernde Druckeigenspannungen bis in 200 µm Tiefe.
- Nassstrahlverfahren verhindern Staubentwicklung und erzeugen noch feinere Oberflächen (Ra < 2 µm).
Technical Specifications & Comparison Matrix
ISO/ASTM 52900| Verfahren | Sand- / Korundstrahlen | Glasperlenstrahlen | Kugelstrahlen (Shot Peening) |
|---|---|---|---|
| Strahlmittel | Edelkorund (Al2O3, kantig) | Natronglas-Kugeln (rund) | Konditionierter Stahldrahtkorn / Zirshot |
| Haupteffekt | Abrasiver Abtrag, Entpulvern | Glätten, mattes Oberflächenbild | Plastische Verformung, Druckspannungen |
| Einfluss auf Ermüdung | Gering / kann Mikrorisse erzeugen | Moderat | Extrem positiv (Verhinderung von Rissfortschritt) |
| Rauheitsänderung | Erhöht Rauheit (matt-rau) | Senkt Ra auf ca. 3 - 6 µm | Verdichtet Oberfläche, Ra ca. 4 - 8 µm |
| Luftfahrtzulassung | Nur für Vorreinigung | Als Zwischenfinish | Obligatorisch nach AMS 2430 / 2432 |
Shot Peening Mechanics: Compressive Stresses Arrest Cracks
Additive Bauteile weisen an der as-built Oberfläche Mikrodellen und Zugspannungen auf. Unter zyklischer Last (z. B. im Flugtriebwerk) gehen Ermüdungsbrüche immer von der Zugspannungszone an der Oberfläche aus. Beim Shot Peening treffen kugelförmige Partikel mit hoher Energie auf. Sie hinterlassen mikroskopische Grübchen: Das Metall plastifiziert lokal, und die elastische Rückfederung des Kerns spannt die Oberfläche unter gewaltige Druckeigenspannungen (bis -600 MPa). Mikrorisse können sich unter Zuglast nicht mehr öffnen.
Process Control via Almen Strips (AMS Standards)
In der Luftfahrt darf Shot Peening nicht unkontrolliert manuell erfolgen. Auf standardisierten Almen-Prüfstreifen (Federstahlstreifen nach SAE J442) wird die Durchbiegung nach dem Strahlen mit einer Messuhr gemessen (Almen-Intensität in mm A). Dies stellt sicher, dass alle Bauteilbereiche den identischen Verfestigungsgrad und eine 100 %ige optische Überdeckung (Coverage) erhalten.
Wet Blasting for Delicate and Reactive Geometrien
Beim Nassstrahlen wird das Strahlmittel in einem Wasser-Slurry gefördert. Das Wasser bildet ein Schmierpolster: Kanten werden nicht übermäßig abgetragen, und das Einbetten von Strahlmittelpartikeln in weiche Legierungen (Aluminium, Reinkupfer) wird verhindert. Zudem entfällt jegliches Explosionsrisiko beim Strahlen von Titanstäuben.
Frequently Asked Questions (FAQ)
Darf Korundstrahlen vor dem Lackieren eingesetzt werden?
Können Strahlperlen die Bauteile verunreinigen?
Wie werden innenliegende Kanäle gestrahlt?
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