SLM: Skalierung von Produktivität und Bauraumgröße mit neuem Anlagen- und Belichtungskonzept

Die generative Fertigung mit Selective Laser Melting (SLM) wird seit mehreren Jahren erfolgreich für die Prototypen- und Kleinserienfertigung eher kleinvolumiger Bauteile eingesetzt. Allerdings fordern Anwender eine höhere Produktivität durch höhere Aufbauraten sowie gesteigerte Flexibilität hinsichtlich der verfügbaren Bauräume.

Weiterhin sind eine robuste Prozessführung mit reproduzierbarer Bauteilqualität sowie Möglichkeiten zur Prozessüberwachung von essenzieller Bedeutung für die industrielle Serienfertigung.

Zur Steigerung von Produktivität und Bauraumgröße werden derzeit mehrere Ansätze verfolgt. Die Steigerung der Produktivität erfolgt bisher hauptsächlich durch Verwendung höherer Laserleistung in Kombination mit Optiksystemen zur Einstellung unterschiedlicher Strahldurchmesser.

In Anlagen mit größeren Bauräumen wird eine höhere Laserleistung derzeit durch Verwendung mehrerer parallel arbeitender Strahlquellen und Scannersysteme realisiert.

Systematische Vorteile durch das neue Konzept

Am Fraunhofer ILT ist mit Mitteln des Exzellenzclusters »Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer« ein neues Anlagenkonzept entwickelt, konstruiert und aufgebaut worden. Die Aachener Wissenschaftler verzichten vollständig auf Scannersysteme und verwenden stattdessen einen Druckkopf mit mehreren einzeln steuerbaren Diodenlasern, der mit Linearachsen bewegt wird.

Der Vorteil dieser Multispot-Bearbeitung besteht darin, dass die Aufbaurate des Systems über die nahezu beliebige Erhöhung der Strahlquellenanzahl signifikant gesteigert werden kann. Eine Anpassung der Anlagenauslegung, der Steuerungssoftware zur Belichtung und der Verfahrensparameter ist hierbei nicht erforderlich.

Mit dem neuen Anlagenkonzept lässt sich zudem eine Bauraumvergrößerung allein durch größere Verfahrwege des Achssystems ohne Änderung des optischen Systems realisieren. Darüber hinaus verfügt der Bearbeitungskopf über ein lokales Schutzgasführungssystem, sodass ein gleichbleibender Schutzgasstrom an jeder Bearbeitungsstelle für beliebig große Bauräume gewährleistet werden kann.

Für eine positionsunabhängige, reproduzierbare Bauteilqualität ist dies unerlässlich. Das Konzept bietet außerdem die Möglichkeit zur Mitführung von Systemen zur Prozessüberwachung, wodurch deren Auslegung im Vergleich zu den derzeitigen koaxialen Systemen einfacher gestaltet werden kann.

Fraunhofer ILT auf der EuroMold 2014

Anhand eines Labordemonstrators präsentieren Experten des Fraunhofer ILT auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand Halle 11/C66 das neue SLM-Anlagenkonzept.

Ansprechpartner

M.Sc. Florian Eibl
Gruppe Rapid Manufacturing
Telefon +49 241 8906-193
florian.eibl@ilt.fraunhofer.de

Dr. Wilhelm Meiners
Gruppenleiter Rapid Manufacturing
Telefon +49 241 8906-301
wilhelm.meiners@ilt.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
52074 Aachen

Weitere Informationen:

http://www.ilt.fraunhofer.de